Определение линейных размеров радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, путем управления поляризацией излучаемой электромагнитной волны тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.14, кандидат технических наук Качалкин, Михаил Владимирович

• Качалкин, Михаил Владимирович
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Качалкин, Михаил Владимирович

1. Введение.

2. Глава 1. Определение конфигурации и положения протяженных радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, при некогерентном отражении с учетом фоновых отражений.

1.1. Определение координат фазового центра.

1.2. Определение линейных размеров и координат.

1.2.1. Одноточечная модель.

1.2.2. Двухточечная модель.

1.2.3. Многоточечная модель.

Выводы по главе 1.

3. Глава 2. Определение конфигурации и положения протяженных радиолокационных целей, классифицируемых как точечные при когерентном отражении с учетом фоновых отражений.

2.1. Определение координат фазового центра.

2.2. Определение линейных размеров и координат.

-2.2.1. Двухточечная модель.

2.2.2. Многоточечная модель.

Выводы к главе 2.

4. Глава 3. Статистическая оценка линейных размеров и положения радиолокационных целей, классифицируемых как точечные.

Выводы по главе 3.

5. Глава 4. Экспериментальное оценивание линейных размеров и конфигурации радиолокационных целей, классифицируемых как точечные.

4.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения эксперимента.

4.2. Определение положения фазового центра и геометрических размеров «трехточечной» цели при когерентном отражении.

4.3. Определение положения фазового центра и геометрических размеров «трехточечной» цели при некогерентном отражении.

Выводы по главе 4.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение линейных размеров радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, путем управления поляризацией излучаемой электромагнитной волны»

В настоящее время развитие радиолокационной техники связанно с применением процедур извлечения и использования некоординатной информации об объектах радиолокационного мониторинга, под которой понимается информация о типе радиолокационной цели, принадлежности ее к определенному классу, геометрии и размерах.

Важно отметить, что в тех случаях, когда цель находится внутри элемента разрешения (т.е. относится к классу точечных целей) традиционными классическими методами радиолокации практически невозможно сделать заключение как о ее линейных размерах, так и о ее форме. В то же время практика использования радиолокационных методов при мониторинге ставит задачу проведения именно таких оценок.

Одним их возможных перспективных методов решения задачи определения геометрических размеров и формы радиолокационных целей является путь, связанный с использованием того факта, что при изменении вида поляризации облучающей радиолокационную цель волны, положение фазового центра («источника» отраженной радиоволны) меняется в пространстве. Этот факт, по крайней мере, в принципе дает возможность судить о размерах и форме наблюдаемого радиолокационного объекта.

В этой связи диссертационная работа, посвященная разработке радиополяриметрических методов для проведения оценки размеров и формы объектов радиолокационного наблюдения, является актуальной.

Целью работы является разработка и применение принципов и методов радиополяриметрии для оценки размеров и формы радиолокационных целей, классифицируемых точечными.

Поставленная цель достигается путем решения следующих основных задач: построения детерминированных и статистических моделей целей, классифицируемых как точечные, применительно к задачам оценки их геометрических размеров методами радиополяриметрии; определения зависимости пространственного положения фазового центра радиолокационной цели, классифицируемой точечной, от вида поляризации облучающей волны; определения пространственно - поляризационного контура радиолокационной цели для случая когерентного, некогерентного и частично когерентного отражения электромагнитных волн; разработки методов оценки линейных размеров радиолокационных целей, классифицируемых точечными, на основе анализа их пространственно - поляризационных контуров; экспериментальной проверки разработанных методов оценки линейных размеров и геометрической формы радиолокационных целей, классифицируемых точечными.

В работе доказана принципиальная возможность оценки линейных размеров и формы радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, путем управления поляризацией излучаемой электромагнитной волны. Решена задача по определению координат фазового центра отраженной электромагнитной волны от радиолокационных целей, классифицируемых точечными, в случае когерентного, некогерентного и частично когерентного рассеяния. Установлена статистическая связь между истинными линейными размерами радиолокационных целей и размерами пространственно -поляризационного контура. Разработаны методы оценки линейных размеров радиолокационных целей, классифицируемых точечными и моделируемых в виде набора блестящих точек, распределенных в пространстве в виде простых структур (треугольника, ромба, квадрата, многоугольника и т.д.). Экспериментально доказана возможность использования радиополяриметрических методов для оценки линейных размеров радиолокационных целей.

Результаты позволяют: оценивать линейные размеры радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, давать рекомендации для принятия решения о форме радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, повысить точность определения координат радиолокационных целей, уточнить классификацию радиолокационных целей.

Заключение диссертации по теме «Радиолокация и радионавигация», Качалкин, Михаил Владимирович

Результаты работы позволяют сделать следующие выводы:

1. Варьирование поляризационными параметрами зондирующего радиолокационного сигнала позволяет определять пространственно -поляризационные контуры радиолокационных целей, классифицируемых как точечные.

2. Построение пространственно - поляризационных контуров и определение положения фазовых центров отраженных радиоволн от целей, классифицируемых как точечные, дают возможность оценивать реальные размеры таких целей предложенными методами.

3. Анализ поляризационного состояния зондирующего и отраженного радиолокационного сигналов дает возможность улучшить эффективность различения радиолокационных целей.

4. Статистическое моделирование отражательных характеристик радиолокационных целей, классифицируемых как точечные, позволяет дать заключение о реальной конфигурации объекта радиолокационного наблюдения.

5. Анализ полученных результатов по определению геометрических параметров целей, классифицируемых как точечные, показывает, что в целом распределения ошибок определения размеров и координат подчинены нормальному закону.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными результатами диссертационной работы являются:

1. Доказана возможность оценки линейных размеров целей, классифицируемых как точечные, путем управления поляризацией излучаемой электромагнитной волны.

2. Установлены статистические зависимости между реальными размерами радиолокационных целей, классифицируемых точечными, и размерами пространственно - поляризационных контуров.

3. Решены задачи по определению пространственного положения фазового центра отраженной радиолокационной волны при облучении цели электромагнитными волнами с различными видами поляризации.

4. Построены пространственно - поляризационные контуры объектов наблюдения и проведен анализ изменения их параметров при изменении поляризации электромагнитной волны.

5.' Определены плотности распределения вероятностей ошибок определения координат фазового центра и размера целей.

6. Проведена экспериментальная проверка возможности получения оценок размеров целей, классифицируемых точечными.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Качалкин, Михаил Владимирович, 2006 год

1. Агаев С.К., Козлов А.И., Русинов В.Р. Статистические характеристики огибающей негаусовского сигнала при наличии негаусовской помехи.-Изв. Вузов. Сер. Радиоэлектроника, 1991, №4.

2. Акиншин Н.С., Румянцев В.Л., Процюк С.В. Поляризационная селекция и распознавание радиолокационных сигналов. Тула: Лидар, 2000.

3. Анфиногенов А.Ю., Школьный Л.А. Моделирование радиолокационных портретов распределенных объектов сложной формы. Радиотехника, 2000, №3.

4. Анцев Г.В., Елфимов В.Г., Сарычев В.А. Об опыте использования авиационных радиолокационных средств при мониторинге земной и водной поверхности. Мониторинг, 1996, №1(5).

5. Астанин Л.Ю., Варганов М.Е. Сарычев В.А. и др. Радиолокационные характеристики летательных аппаратов. М.: Радио и связь, 1985.

6. Астанин Л.Ю., Костылев А.А. Основы сверхширокополосных радиолокационных измерений. -М.: Радио и связь, 1989.

7. Афраймович Э.Л., Кобзарь В.А. и др. Определение параметров поляризационного эллипса многомодового радионосителя. Радиофизика, 1999, №4.

8. Афраймович Э.Л., Паламерчук К.С. Спектрально-поляризационный метод анализа интерференционной картины радиосигнала. -Радиофизика, 1998, №6.

9. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. -М.: Наука, 1981.

10. Бадулин Н.Н., Гулько В.Л. Спектральные характеристики эхосигналов при поляризационной модуляции излучения РЛС. Изв. Вузов. Сер. Радиоэлектроника, 1988,т.38,№4.

11. Бакулев ПА. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. Радио, 1964.

12. Басалов Ф.А., Островитянов Р.В. Влияние поляризации сигнала на характеристики углового шума. Радиотехника и электроника, 1967, т. 12, №12.

13. Басалов Ф.А., Островитянов Р.В. О влиянии поляризации сигнала на характеристики дальномерного шума сложной цели. Радиотехника и электроника, 1967, т. 12, №12.

14. Басс Ф.Г., Фукс И.М. Рассеяние на статистически неровной поверхности. -М.: Наука, 1972.

15. Бекетов В.И. Анализ и синтез поляризационных эллипсов. -Радиотехника, 1964, т. 19, №10.

16. Белич Р.Б., Семилетов В.И., Фролов А.В. Результаты измерения поляризационных характеристик излучения подстилающей поверхности со спутника «Метеор». В кн. Радиофизические исследования атмосферы. -Л.1977.

17. Богородский В.В., Козлов А.И. Вагапов Р.Х. Поляризация собственного теплового радиоизлучения. Известия АН СССР. Сер. Физика атмосферы и океана, 1980, т. 16, №4.

18. Богородский В.В., Козлов А.И. Поляриметрия теплового излучения объектов. ЖТФ, 1978, т.48, вып.З.

19. Богородский В.В., Козлов А.И., Логвин А.И. Микроволновая радиометрия земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

20. Богородский В.В., Трепов Г.В., Федоров Б.А. Изменение поляризации радиолокационных сигналов при вертикальном зондировании ледников. -ЖТФ, 1976, т.46, вып.2.

21. Бокштейн М.Ф. Графические расчеты поляризационных преобразований. -ЖТФ, 1948, т. 18, вып.5.

22. Борисов С.В., Володин А.В. Сопельников Ю.В. Методы селекцииобъектов на основе радиолокационной информации при широкополосном зондировании. Радиотехника 1997,№5.

23. В. Дьяконов. Matlab 6, учебный курс. Санкт-Петербург «Питер», 2001

24. В.В. Богородский, Д.Б. Канарейкин, А.И. Козлов. Поляризация рассеянного и собственного радиоизлучения земных покровов. Ленинград «Гидрометеоиздат», 1981.

25. В.П, Дьяконов. Математическая система Maple V R3/R4/R5. . Санкт-Петербург «Питер», 2000.

26. Ваксенбург С.И., Гуревич В.И., Луганин В.А. Синтез однородных поляризационных диаграмм в однозеркальных антенных системах. Антенны, 1971, №12.

27. Варганов М.Е., Канарейкин Д.Б., Потехин В.А. Классификация признаков опознавания радиолокационных целей. Л.: Тр. ЛВИКА им. А.Ф. Можайского, 1968, вып.531.

28. Варганов М.Е., Канарейкин Д.Б., Потехин В.А. О надежности классификации флюктуирующих объектов по поляризационному фазору рассеянной волны. Радиотехника и электроника, 1970, т. 15, вып. 10.

29. Варганов М.Е., Канарейкин Д.Б., Потехин В.А. Преобразование поляризационного базиса при статистическом моделированиихарактеристик рассеяния объектов. Радиотехника и электроника, 1972, т.Ю, вып.4.

30. Варганов М.Е., Канарейкин Д.Б., Потехин В.А. Преобразование поляризационного базиса при статистическом моделировании характеристик рассеяния объектов. Радиотехника и электроника, 1972, т. 17, №4.

31. Вудворд Ф.М. Теория вероятностей и теория информации с применениями в радиолокации. Пер. С англ. -М.: Сов.радио, 1955.

32. Г. Крамер. Математические методы статистики. М. «Мир», 1975.

33. Г.И. Ивченко, Ю.И. Медведев. Математическая статистика. М. «Высшая школа», 1992

34. Гельфреих Г.Б. Теория поляризационных модуляторов. Известия ГАО в Пулково, 1964, т.23, №172, вып.З.

35. Глухов А.Н., Климов И.З., Потехин В.А. Обобщенные поляризационные параметры электромагнитных волн произвольной формы. Радиотехника летательных аппаратов. Харьков: изд-во ХАИ, 1969, вып.1.

36. Глухов А.Н., Потехин В.А., Родимов А.П. К вопросу поляризационной селекции радиолокационных сигналов. Радиотехника и электроника, 1969. т. 14, вып.З.

37. Глухов А.Н., Потехин В.А., Родимов А.П. о степени поляризации электромагнитных волн, рассеянных случайной совокупностью отражателей. Радиотехника летательных аппаратов. Харьков: изд-во ХАИ, 1969, вып.1.

38. Глухов А.Н., Потехин В.А., Родимов А.П. Статистические характеристики произвольной частично поляризованной волны. -Радиотехника и электроника, 1968. т. 13, вып.8.

39. Головатенко В.Я., Родзивилов В.А., Тютюхин В.Г. Оптимальный угловой дискриминатор PJ1C с полным поляризационным зондированием. -Радиотехника, 1999,№2.

40. Горелик А.Г., Домбковская Е.П., Озеркина В.В. Микроволновые поляризационные измерения на спутнике «Метеор». Метеорология и гидрология, 1957,№7.

41. Горелик А.Г., Семилетов В.И., Фролов А.В. Исследование поляризационных характеристик излучения подстилающей поверхности на длине волны 0,8 см. В кн. Радиофизические исследования атмосферы. -Л: 1977.

42. Горкин Ю.С. Многопараметрические вероятностные модели радиолокационных сигналов для исследования отражательных характеристик стационарных и маневрирующих целей. Радиотехника,1988, №6.

43. Грановский В.А., Бурдейный JI.M. Исследование поляризационных характеристик различных земных поверхностей в сантиметровом диапазоне волн. Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехн., 1976, вып.З.

44. Грейвис. Поляризационная матрица рассеяния мощности. Вопросы радиолокационной техники, 1956, №6(36).

45. Гусев К.Г., Филатов А.Д., Сополев А.П. Поляризационная модуляция. -М.: Сов. Радио, 1974.

46. Д.Б. Канарейкин, Н.Ф. Павлов, В.А. Потехин. Поляризация радиолокационных сигналов. М. «Советское радио», 1966

47. Демидов Ю.М., Козлов А.И. Устинович В.В. О поляризационной селекции отраженных сигналов. Радиотехника и электроника, 1975, т.20, №5.

48. Е.Е. Нечаев, М.В. Качалкин Наземный контроль амплитудно фазового распределения токов антенны глиссадного радиомаяка СП-90. - М., Научный вестник МГТУ ГА №87 - «Радиофизика и радиотехника», 2005г.

49. Е.Е. Нечаев, М.В. Качалкин Применение вибрации для наземного контроля излучения глиссадного радиомаяка СП-90. М., Научный вестник МГТУ ГА №62 - «Радиофизика и радиотехника», 2003г.

50. Еремин Ю.А„ Зимнов М.Х., Кюркчан А.Г. Теоретические методы анализа характеристик рассеяния электромагнитных волн. Стационарные задачи. Радиотехника и электроника, 1992, т.37, №1.

51. Животовский Jl. А. Модификация поляризационной сферы (четырехмерной) для представления частично-поляризованных волн. -Радиотехника и электроника, 1985, т.ЗО, №8.

52. Злобин С.Л., Осипов М.Л., Скосырев В.Н. Оценка эффективной поверхности рассеяния шара и эллипсоида вращения при сверхкороткоимпульсной радиолокации. Радиотехника, 1999,№12.

53. Зубкович С.Г., Потехин В.А., Глухов А.Н. Об одном методе расчета вторых моментов статистической матрицы рассеяния поверхностно распределенной цели. Л.: Тр.ЛИАП, 1968, вып.59.

54. Зубкович С.Г., Потехин В.А., Родимов А.П. Статистические свойства частично поляризованных сигналов в присутствии неполяризованной помехи. Радиотехника и электроника, 1967, т. 12, №6.

55. И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике. М. «Наука», 1986

56. Канарейкин Д.Б, Потехин В.А. Об оптимальной обработке радиолокационных сигналов в присутствии помех с учетом их поляризации. Тр. 8 Всесоюзной конференции по распространению радиоволн, Ашхабад, 1967.

57. Канарейкин Д.Б, Потехин В.А., Шишкин И.Ф. Морская поляриметрия. -Л.: Судостроение, 1968.

58. Канарейкин Д.Б., Павлов И.Ф., ' Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. -М.: Сов. Радио, 1966.

59. Капмтанов В.А., Мельницук Ю.В., Черников А.А. Поляризационные характеристики радиосигналов, рассеянных объектами и земной поверхностью. В кн. Тр. 9 Всесоюзной конференции по распространению радиоволн, Казань, 1975.

60. Киселев А.В. Обнаружение частично-поляризованного сигнала на фоне частично-поляризованной помехи. Радиотехника, 1998,№7.

61. Климов И.З., Потехин В.А., Родимов А.П. Об оптимальном обнаружении поляризованного сигнала с неизвестной начальной фазой на фоне частично поляризованных помех. Л.: Инф. Сборник Военной академии связи, 1969,№16.

62. Климов И.З., Потехин В.А., Родимов А.П. Оценка отношений дисперсий ортогональных компонент частично поляризованной волны. Тр. Военной академии связи, 1970, вып. 121.

63. Кобак В.О. О соотношениях между эффективными поверхностями рассеяния в электромагнитном поле линейной и круговой поляризацией.- Радиотехника, 1971 ,т.26,№7.

64. Козлов А.И., Демидов Ю.М., Устинович В.Б. Поляризационная окраска ' диаграммы направленности антенны эллиптической поляризации. Теорияи техника радиолокации, радионавигации и радиосвязи а гражданской авиации. Вып.1, Рига, 1974.

65. Козлов А.И., Логвин А.И, Сарычев В.А. Поляризация радиоволн. Поляризационная структура радиолокационных сигналов. «Радиотехника» 2005.

66. Козлов А.И., Логвин А.И., Лихард Л.П. Поляризационный метод определения и визуализации комплексной диэлектрической проницаемости в задачах дистанционного зондирования. Научный вестник МГТУ ГА.Сер. Радиофизика и радиотехника, 1999,№14.

67. Козлов А.И., Маслов В.Ю. Дифракционный интеграл с учетом поляризации волны. Научный вестник МГТУ ГА.Сер. Радиофизика и радиотехника, 2001,№36.

68. Козлов А.И., Мосионжик А.И., Русинов Р.В. Статистические характеристики поляризационных параметров негаусовских периодически нестационарных радиосигналов.- Радиотехника и электроника, 1990.т.35,№4.

69. Козлов А.И., Сарычев В.А. Поляризация сигналов в сложных транспортных радиоэлектронных комплексах. СПб.: Хронограф, 1994.

70. Колядов Д.В. Поляризационная обработка радиолокационных сигналов, отраженных от протяженных объектов. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника, 2002,№54.

71. Колядов Д.В. Связь между электродинамическими и поляризационными характеристиками подстилающих покровов. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника, 2000,№24.

72. Краснов О.А. Поляризационная структура электромагнитной волны, рассеянной стабильной радиолокационной целью. В кн. Рассеяние электромагнитных волн. Таганрог, 1966,т.6.

73. Курочкин А.П. Оценка погрешности измерения характеристик направленности из-за различия поляризации поля антенны и облучающего поля. Антенны, 2001,1(47).1. Литература

74. Логвин А.И. Нелинейная фильтрация поляризованных радиолокационных сигналов. Радиотехника, 1983,№12.

75. Логвин А.И. Поляризационные портреты зондируемых объектов. -Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника, 1999,№21.

76. Логвин А.И., Кораблев А.Ю. Поляризационные модели отражающих объектов. Научный вестник МГТУ ГА. Сер. Радиофизика и радиотехника, 1999,№21.

77. Лукин А.К. Потенциальная точность оценки углового положения источника излучения по поляризационной структуре поля. -Радиотехника, №6,1998.

78. М. Хархагер, X. Партолль. Mathcal 2000. Полное руководство. Киев «Ирина» 2000.

79. МБ. Качалкин, Д.В. Колядов, Определение положения фазового центра радиолокационных целей для случая когерентного отражения. М., Научный вестник МГТУ ГА №107. - «Радиофизика и радиотехника», 2006г.

80. М.В. Качалкин, Д.В. Колядов, Определение положения фазового центра многоточечных моделей радиолокационных целей в случае когерентного отражения. М., Научный вестник МГТУ ГА №107. - «Радиофизика и радиотехника», 2006г.

81. М.В. Качалкин, Д.В. Колядов, Определение положения фазового центра многоточечных моделей радиолокационных целей в случае когерентного отражения. М., Научный вестник МГТУ ГА №107. - «Радиофизика и радиотехника», 2006г.

82. М.В. Качалкин, Д.В. Колядов, Определение положения фазового центра и конфигураций комбинированной модели радиолокационной цели. М., Научный вестник МГТУ ГА №107. - «Радиофизика и радиотехника», 2006г.

83. М.И. Финкилыитейн. Основы радиолокации. М. «Советское радио», 1973.

84. Монаков А.А., Островитянов Р.В., Храмченко Г.К. Оценка положения энергетического центра протяженного объекта по зависимой выборке. -Радиотехника, №1,1998.

85. Островитянов Р.В., Монаков А.А. Статистические характеристикиг'углового и дальномерного шумов при поляризационном усреднении. -Радиотехника и электроника, 1985,т.30,№12.

86. Островитянов Р.В., Монаков А.А. Угловой шум в многоканальных пеленгационных системах. Радиотехника и электроника, 1988,т.33,№4.

87. Поздняк С.И., Мелитицкий В.А. Введение в статистическую теорию поляризации радиоволн. М.: Сов. Радио, 1974.

88. Р.В. Островитянов, Ф.А. Басалов. Статистическая теория радиолокации протяженных целей. М. «Радио и связь», 1982.

89. Р.Х. Вагапов, В.П. Гаврило, А.И. Козлов, Г.А. Лебедев, А.И. Логвин. Дистанционные методы исследования морских льдов. Санкт-Петербург «Гидрометеоиздат» 1993.

90. Радзиевский В.Г., Голосконова Л.Ш. Адаптивный прием пространственно-временного эллиптически поляризованного сигнала на фоне помех внешнего источника и шума. Радиотехника,№6,1996.

91. С. Уилкс. Математическая статистика. М. «Наука», 1967.

92. Сборник задач по математике для втузов. Специальные курсы. Под ред. А.В. Ефимова. М. «Наука», 1984

93. Селекция и распознавание на основе локационной информации. / Под ред. А.Л. Горелика. М.: Радио и связь, 1990.

94. Теоретические основы радиолокации / Под ред. В.Е. Дулевича. М.: Сов. Радио, 1978.

95. Шапировская Н.Я. К вопросу поляризационных радиометрических исследований протяженных поверхностей с космических аппаратов. -Космические исследования, 1973,т.11,вып.6.

96. Шевченко В.В. К описанию состояния и преобразования поляризации гармонических волн. Радиотехника и электроника, 2001,т.46,№11.