Радиолокационный мониторинг (стр. 25 )

Теория мгновенной поляризации - новая теория поляризационной обработки радиолокационной информации. Представлена[157] новая теория поляризации, применяемая при обработке радиолокационной информации, названная теорией мгновенной поляризации. Новая теория основана на мгновенном представлении поляризации электромагнитных волн, к основным концепциям которой относятся вид мгновенной поляризации электромагнитной волны, частотно-временное распределение мгновенных поляризаций, набор проекций мгновенной поляризации, центр группы видов поляризации, расхождение видов поляризации, мера поляризации и скорость изменения мгновенного состояния поляризации. Описание поляризационных характеристик эхо-сигналов цели в терминах мгновенной поляризации сводится к уравнениям мгновенной поляризации отражения и мгновенной поляризации системы измерения. Концепция теории мгновенной поляризации выражена через рассеивающий оператор, мгновенный оператор измерения поляризации, поляризацию цели и рассеивающие характеристики. Вводится концепция трансверсальной поляризационной фильтрации, позволяющая анализировать обнаружение целей в РЛС с широкополосным излучением, высоким разрешением и поляризационной обработкой. Рассмотрены особенности извлечения информации из широкополосных сигналов с различными видами поляризации, позволяющими распознавать цели. Теория мгновенной поляризации представляет собой прорыв в поляризационной обработке радиолокационной информации, особенно для широкополосного излучения.

Проникновение радиолокационных сигналов в почву: новая система подповерхностного обзора. Проводится[158] анализ возможностей проникновения радиоволн L - и Р-диапазонов в почву и оценка потенциальных возможностей систем картографирования подповерхностных неоднородностей (литологических изменений, наличия воды и осадочных структур). Рассматривается работа самолетной РССА в режиме подповерхностного зондирования, позволяющего оценить соотношение отражений от поверхности Земли и от подповерхностных слоев. Для натурных экспериментов выбраны дюны в районе Pyla (Франция) с большим содержанием песка разной плотности. Представлены предварительные результаты по геометрическим и диэлектрическим характеристикам подповерхностных структур и по распознаванию механизмов отражения с помощью поляриметрического анализа. Первые результаты показывают большие потенциальные возможности в этом направлении длинноволнового излучения и могут быть положены в основу создания нового самолетного датчика Р-диапазона Sathi, который будет работать в режимах вертикального и бокового обзора с различными видами поляризации.

Спектры сверхширокополосных сигналов. Исследуются[159] модели сверхширокополосных сигналов и их спектров, подходящих для синтеза и анализа сверхширокополосных систем связи. Получены модели сигналов для систем передачи информации с учетом их типа и назначения. Показано, что для использования в системах сверхширокополосной связи наилучшим образом подходят модели в виде «моноцикла», представляющего собой двухполярный гауссов импульс, умноженный на линейную функцию, в виде синусоидального колебания с амплитудой, изменяющейся по экспоненциальному закону, в виде одного периода синусоидального колебания (сверхкоротких импульсов). Полученные выводы относятся и к кодированным последовательностям сверхкоротких импульсов.

Патент на сверхширокополосный радиолокатор. Рассматривается[160] проблема законности использования патента на сверхширокополосный радиолокатор Ливерморской лабораторией. Спецслужба Калифорнийского университета пришла к заключению, что никакие правила лабораторией не были нарушены, но высказали критику по поводу практики передачи лабораторией технологии другим предприятиям. Обсуждаются правовые и коммерческие аспекты использования технологии сверхширокополосного радиолокатора, потенциальные возможности которого распространяются от скрытых коммуникационных систем и систем обнаружения невидимых объектов до РЛС обзора через стену и применение которого вне аэрокосмической и оборонной областей может принести миллиарды долларов дохода держателям прав на него.

Инверсная схема для подповерхностной РЛС, учитывающая планарный характер слоя «воздух - земная поверхность». Предложено[161] применение аппроксимации Вогпа и расширения диадических функций Грина для решения задач прохождения плоской электромагнитной волны через границу раздела «воздух - земная поверхность» и получения трехмерной томографической инверсной схемы для фиксированной РЛС подповерхностного зондирования при пространственном разнесении приемной и передающей антенн. Задача решается с эффективным применением БПФ. Численные примеры показывают важность учета свойств пограничного слоя «воздух - земная поверхность» и возможностей инверсной схемы размещать в себе жесткие рассеиватели типа стальных труб. Показаны возможности эвристического учета потерь сигнала в почве с помощью введения комплексной постоянной распространения в инверсной формуле. Антенны рассматриваются как идеальные диполи, но математические выражения позволяют заменить их на любые типы антенн. Предложенная модель эффективна в вычислительном смысле и пригодна для любой дифракционной томографической инверсной схемы.

Радиолокационное зондирование тонких поверхностных слоев и неглубоко зарытых объектов. Развивается[162] подход к обработке сигналов робастных РЛС подповерхностного зондирования, который применяется в случаях почвенных покровов, ледовых и водных слоев и поиска зарытых объектов неглубокого залегания. Принципиальные особенности подхода заключаются в использовании сигнальной опорной последовательности, которая применена для проверки оптимальности согласования с измеряемыми радиолокационными отражениями, анализируемыми при обработке сигналов. Опорная последовательность может быть основана на результатах измерений и на анализе выходного сигнала. Даже в случае, когда поверхностные слои тоньше, чем длина волны или пространственная протяженность импульса, предложенный подход обеспечивает получение точных данных о характеристиках анализируемых слоев. Метод предполагает использование хорошо известных излучаемых сигналов и дает лучшие показатели при заданном положении антенны над поверхностью. Показано, что при использовании импульсных сигналов в диапазоне УВЧ над ледовой поверхностью и оттаивающей почвой предложенный подход обеспечивает увеличение разрешающей способности на порядок величин выше, чем большинство традиционных методов.

Выбор частотного диапазона георадиолокатора для обнаружения диэлектрических мин в грунтах и строительных конструкциях. Исследуются[163] предельные возможности обнаружения ограниченных и протяженных объектов в почве методом радиолокации с использованием сверхширокополосных импульсных сигналов. Определены рабочие диапазоны частот радиолокатора в зависимости от характеристик грунтов.

Автоматическая характеристика разрушений в полотне мостов по данным подповерхностной РЛС. Обнаружение на ранней стадии разрушений в бетонном полотне моста является приоритетной задачей дорожной инженерии. Для решения этой задачи в Lawrence Livermore National Lab. созданы[164] образцы двух новых подповерхностных РСА PERES и HERMES. Обе РСА создают трехмерное изображение внутренней структуры полотна моста, позволяя обнаруживать трещины, пустоты и т. д. Рабочий диапазон частот 500 МГц... 5 ГГц. Система PERES имеет 1 антенну, установленную на робототехническом автокаре, плотность выборок 10 мм. Система HERMES имеет 64-элементную АР, установленную на трейлере, плотность выборок 30 мм. Приведены результаты испытаний обеих систем и отмечены необходимые методы обработки изображений и распознавания разрушений.

Аналитические модели и методы, применяемые после обработки сигналов в сверхширокополосных РССА. Рассматриваются[165] возможности обработки больших массивов данных для повышения качества радиолокационных изображений в современных полностью поляризационных сверхширокополосных РССА, работающих при широких углах сканирования, на нижних частотах диапазонов ОВЧ и УВЧ, обнаруживающих объекты, скрытые под растительным (лиственным) покровом и в земле. Отмечается, что только некоторые части изображений несут существенную информацию. Проведено исследование соотношения между сфокусированным изображением и отражающим профилем, которое показало, что линейная инвариантная к сдвигу модель адекватно представляет весь процесс выполнения фокусировки по алгоритму обратного проектирования при пост. угле интегрирования. Полученная сигнальная модель может использоваться для замещения многих методик, требующих больших объемов вычислений с предварительными обработками полученных реализаций и эквивалентными постпроцессорными алгоритмами, которые могут быть применены к выбранным местам изображений.

Сверхширокополосные РСА для обнаружения неразорвавшихся артиллерийских снарядов: моделирование и измерения. Приведены[166] результаты теоретических и экспериментальных исследований электромагнитного рассеяния при поиске неразорвавшихся снарядов, находящихся под земной поверхностью. Предложены 3 электромагнитные модели: быстрый многослойный многополюсный алгоритм, метод моментов, метод физической оптики. Сравнительная точность этих моделей показана на нескольких сценариях рассеяния и проведено сравнение с результатами измерений, полученными РСА. Радиолокационные изображения РСА выполнены для участков, содержащих неразорвавшиеся артиллерийские снаряды (155-мм калибра). Проведены сравнения измерений по изображениям РСА и теоретических расчетов по моделируемым изображениям методом моментов и методом физической оптики с применением стандартной методики обратного проектирования изображения. Рассмотрены дополнительные сценарии рассеяния подповерхностными целями для уточнения понимания феноменологии электромагнитного рассеяния.

Учет малых электромагнитных волн при обнаружении и идентификации объектов, зарытых в почве. Рассматриваются[167] электромагнитные системы, предназначенные для поиска зарытых объектов (пехотных мин), когда антенны приемопередатчиков располагаются близко к земной поверхности. Излучаемая электромагнитная энергия формируется в виде поля ближней зоны и в виде весьма малых волн того же спектра, что и нормальные волны распространения. Малые волны дают свой вклад в состав поля рассеяния зарытыми объектами и могут быть приняты приемопередатчиком. Предлагается простая модель, позволяющая проводить спектральный анализ плоской падающей волны и определить влияние весьма малых электромагнитных волн на процесс обнаружения и идентификации зарытых объектов. Особое внимание уделено определению разрешающей способности метода при наличии отражений от камней и скальных пород. Анализируется влияние потерь сигнала в почве на обнаружение зарытых объектов.

Геолокатор с высоким разрешением для подповерхностного зондирования. Рассматриваются[168] возможности применения геолокатора с высоким разрешением для подповерхностного зондирования и определения структуры земной среды на глубине в несколько десятков метров. Геолокатор работает в качестве самолетной РЛС, используя электромагнитные волны и спец. антенну. Глубина проникновения электромагнитной волны зависит от содержания воды в почве, состава и структуры почвы. Сигнал обрабатывается с помощью ЭВМ на основе специализированного ПО. Геолокатор может быть применен в геологии, при контроле строительных конструкций и материалов (например, коррозии бетона), палеонтологии, археологии. НАСА планирует использовать геолокатор при посадке летательных аппаратов на планеты солнечной системы. 

Обнаружение и идентификации пластиков. Проанализирована[169] возможность использования радиолокационных методов для подповерхностного зондирования с целью обнаружения объектов из пластика; показана возможность использования для этих целей как импульсного локатора, так и непрерывного с большой базой; предложена методика оценки энергетического спектра в шумовой РЛС со спектральной обработкой сигналов, позволяющая обоснованно подходить к выбору алгоритмов обработки сигналов и построению аппаратуры для реализации этих алгоритмов; обоснован выбор элементной базы для построения цифровой вычислительной системы для обработки сигналов в шумовой РЛС для подповерхностного зондирования; проведены экспериментальные исследования возможностей обнаружения термпластиков по вторичному ИК-излучению.

Поиск месторождений

Использование радиолокационных изображений для оценки золотосодержащих горных пород. Радиолокационные изображения, полученные с ИСЗ Spot 4, используются в качестве дополнения к оптическим картинам для идентификации зон потенциально возможных разработок золотоносных руд. Французская фирма Radar Technologies ведет работы[170] по предложенной методике с радиолокационными изображениями в районе Kangare в Мали. Дистанционное зондирование в СВЧ-диапазоне позволяет оценить физ. характеристики горных пород (пористость, проницаемость, водные компоненты, электрическая восприимчивость), определить текстуру с сантиметровой точностью и определить местоположение измеряемого объекта с точностью от метра до километра. Оптические изображения более подходят для определения хим. свойств верхнего слоя исследуемой поверхности.

Теоретическая модель мощности отраженной волны в импульсной РЛС при исследовании состава минералов земной поверхности. Рассматриваются[171] особенности применения теоретической модели мощности возвратной волны, рассеянной неровной поверхностью из минералов в импульсной РЛС, определяющей высоту земной поверхности. Для определения рассеяния используется уравнение радиолокации и предположение, что неровности поверхности подчиняются гауссову распределению, а среднее статистическое значение высоты соответствует ровной поверхности. Получено выражение для мощности сигнала в антенне РЛС. Основное внимание уделяется воздействию неровностей поверхности на мощность отраженной волны и угловому рассеянию эхо-сигналов по отношению к оси ДН антенны. Показано, что предложенная модель непосредственно используется в работе по исследованию поверхности из минералов с помощью РЛС с короткими импульсными сигналами.

Биорадиолокация (поиск людей под завалами)

СВЧ-система спасения. Разработаны[172] новая чувствительная СВЧ-система спасения для поиска людей под завалами после землетрясений или других чрезвычайных происшествий. Система работает на частоте 1150 МГц или 450 МГц и может обнаружить сигналы дыхания или сердцебиения человека под землей на глубине до 3 м. Принцип работы системы очень прост. СВЧ-сигнал, проникающий через завалы земли или конструкций, отражается телом человека с модуляцией движениями тела, обусловленными дыханием или сердцебиением. Помехи, состоящие из отражений от стационарных местных предметов, могут быть исключены и можно выделить сигналы дыхания и сердцебиения из отраженного сигнала, тем самым определить нахождение живого человека. Система выдержала испытания в лабораторных условиях.

8.6. Радиолокационный мониторинг Океана

Океанология и глубоководная связь

Методы, процедуры и средства аэрокосмической компьютерной радиотомографии приповерхностных областей Земли. Рассматриваются[173] актуальные вопросы дистанционного исследования поверхности Земли. Радиотомографические средства позволяют формировать образы явлений, наблюдаемых в подповерхностных областях среды, недоступных радиосигналам. Рассматривается комплексная модель информационного тракта радиотомографического комплекса, включающая в себя гидрофизические, электро-динамические блоки, блоки распознавания подводных явлений. Комплексная модель проверена при натурных испытаниях. Создание аэрокосмических средств радиотомографии приповерхностных областей Океана и суши позволит осуществить всепогодный мониторинг Земли - оценивать характеристики стратификации Океана, определять изменение границ течений, проводить радиотомографию рельефа морского дна в прибрежных акваториях, следить за движением крупных обитателей морской среды и Т. п.

Исследование спектральных характеристик рассеянного морем сигнала и дифракционного затухания вдоль трассы распространения в метровом диапазоне радиоволн. Рассмотрены[174] вопросы распространения метровых вертикально поляризованных радиоволн над морской поверхностью: выполнены исследования спектральных характеристик и статистических свойств рассеянного сигнала. Предложена модель спектра резонансных отражений радиосигнала от морской поверхности, основанная на теории возмущений и учитывающая рассеяние не только 1-го, но и 2-го порядка. Проведены исследования дифракционного затухания по методу Фока и выполнены численные расчеты множителя ослабления над морской поверхностью. Предложена формула для теоретического расчета удельной эффективной поверхности рассеяния резонансных гармоник морской поверхности и показана зависимость удельной эффективной поверхности рассеяния от частоты сигнала и степени морского волнения.

Анализ спектра эхо-сигналов 1-го порядка при зондировании морской поверхности широкополосными ВЧ сигналами. Рассматриваются[175] особенности спектрального состава радиолокационных ВЧ сигналов, отраженных от морской поверхности. Показано, что дальность действия импульсной доплеровской РЛС в диапазоне ВЧ существенно ограничена из-за быстрого затухания эхо-сигналов, обязанного поглощению электромагнитных волн ВЧ диапазона морской водой. Для некоторого увеличения дальности действия предлагается увеличение мощности излучаемых сигналов РЛС. Возможно использование широкополосных сигналов, обладающих свойством малых интерференционных искажений, что позволяет увеличить дальность действия РЛС при несколько меньшей мощности излучения.

Обнаружение морских целей с помощью видовых РСА космического базирования. Рассматриваются[176] возможности обработки радиолокационных изображений морской поверхности, создаваемых РСА, на которых морские цели выглядят как яркие точки. Определены основные особенности вида морских целей на радиолокационном изображении. Предложены 3 методики обнаружения морских кораблей с использованием радиолокационных изображений, формируемых РСА космического базирования: методика фильтрации с помощью подвижного окна; методика адаптивного ограничения; методика определения функции плотности вероятностей. Проведено испытание всех предложенных методик с использованием реальных изображений морской поверхности, полученных РСА. Результаты показывают, что методика адаптивного ограничения и методика определения функции плотности вероятностей удовлетворяют поставленным требованиям.

Глубоководная связь и некоторые особенности распространения радиоволн. Дан[177] аналитический обзор современного состояния теории глубоководной связи на электромагнитных волнах; сделана оценка вклада источников НЧ электромагнитного шума; рассмотрены особенности распространения радиоволн при наличии горизонтальных неоднородностей проводимости; проанализированы результаты численного моделирования импульсного распространения электромагнитных колебаний в морской среде; показана возможность сверхнизких частот связи на боковых волнах в мелководных акваториях.

Численные исследования характеристик атмосферных конвекционных зон на радиолокационных изображениях поверхности океана в РСА. Радиолокационные изображения поверхности моря являются результатом отражений от морских волн, от неровностей поверхности моря, обусловленных неоднородностями турбулентных движений, течениями, а также рядом атмосферных факторов в зоне, близкой к поверхности, например, таких как конвекционные потоки или участки, ветровые перекосы воздушных масс. Различать радиолокационные изображения, обусловленные морскими эффектами и атмосферными явлениями, весьма трудно. Предлагается[178] использовать разработанную модель отражений для установления характерных отличий радиолокационных изображений. На основании численного моделирования было установлено что радиолокационные изображения, полученные РСА установленной на спутнике SIR-C/X-SAR, при различных поляризациях позволяют различать атмосферные и океанические явления. При горизонтальной поляризации как при облучении, так и при приеме радиоволн наблюдаются в основном океанические явления, а при вертикальной поляризации хорошо различаются структуры изображения, обусловленные атмосферными явлениями.

Резонансные и нерезонансные явления при микроволновом дистанционном зондировании поверхности океана. Проанализированы[179] многолетние экспериментальные данные ИКИ РАН по радиолокационным наблюдениям внутренних волн в океане на двух поляризациях; получены дополнительные свидетельства в пользу существенной роли нерезонансных эффектов при радиолокации океана под настильными углами; разработана электродинамическая модель нерезонансного рассеяния на крутых обрушивающихся волнах промежуточных масштабов, и предложен перспективный метод экспериментальные разделения резонансных и нерезонансных эффектов; описан резонансный механизм изменения яркостной температуры, обусловленный дифракцией поверхностных электромагнитных волн на поверхностной ряби, и выявлен новый нерезонансный механизм теплового излучения морской поверхности, связанный с короткими и крутыми поверхностными волнами. 

Применение радиополяриметрии в дистанционном зондировании поверхности океана. Рассматривается[180] применение СВЧ-поляриметрии для дистанционного определения скорости и направления ветра над морской поверхностью. Описаны СВЧ-поляриметры, предназначенные для измерения параметров Стокса частично поляризованного теплового радиоизлучения. Представлен алгоритм восстановления вектора ветра из поляризационных измерений, приведены примеры сопоставления данных дистанционных и контактных измерений.

Структура океанской зыби по данным цифровой обработки радиолокационных сигналов. Приводятся[181] данные пространственно-временной корреляционной обработки радиолокационных сигналов, рассеянных на поверхности океана. Показана возможность оценки длины цуга и групповой скорости энергонесущего волнения.

Радиолокационное сопровождение волны - новая эра в технологии измерений. Рассматриваются[182] возможности радиолокационного сопровождения волны на морской поверхности, когда антенна РЛС не имеет контакта с жидкой средой, ВЧ электромагнитный сигнал распространяется на большие расстояния и на результаты измерений не влияют изменения условий среды распространения, но возможно определение турбулентности уровня жидкой среды, а рассеяние электромагнитной волны определяется формой уровня жидкости при ложных сигналах, создаваемых отражениями из-за внутренних свойств кораблей. Метод имеет особенности, связанные с трудностями обеспечения высокой точности при работе со средами при низком значении диэлектрической постоянной типа углеводорода. РЛС, предназначенная для сопровождения волны, не имеет недостатков обычных РЛС, имеет малое потребление мощности, построена с использованием двухпроводных систем, обеспечивает высокую точность при нормальных условиях и может иметь широкое применение.

Обеспечение судовождения

Электронные карты в навигации. Обсуждается[183] проблема использования в системе управления движением судов систем отображения, основанных на применении электронных карт. Анализируется направления работ ведущих фирм, использующих информацию радионавигационных и радиолокационных систем.

Роль радионавигации в кораблевождении на рубеже XXI века. Рассмотрены[184] основные направления развития средств и методов навигации в текущем и XXI веке. Отмечено, что ввод в действие среднеорбитных спутниковых навигационных систем и электронных картографических навигационных систем должен существенно изменить методы кораблевождения, а также организацию и характер деятельности штурманских служб. Кроме того, потребуется пересмотр устоявшихся положений в области организации навигационно-гидрографического обеспечения.

Комплексное использование средств навигации, контроля и связи для управления судоходством в прибрежных водах. Прибрежные воды являются наиболее опасной частью морского плавания вследствие малых глубин и высокой плотности движения. С целью снижения риска аварий вводятся[185] системы разделения движения судов, улучшается навигационная обеспеченность, организуется контроль за судами с опасными грузами. Средства навигации, контроля и связи при их комплексном использовании и автоматическом обмене данными между судном и береговым центром позволяют повысить безопасность мореплавания и снизить риск загрязнения окружающей среды. Разработаны проекты реализации комплексных систем в ряде регионов России.

Использование РЛС миллиметрового диапазона для повышения количества получаемой информации и повышения безопасности мореплавания. Рассматривается[186] поиск и использование новых средств радиолокации для повышения безопасности мореплавания и защиты окружающей среды. Обсужден опыт использования РЛС миллиметрового диапазона в различных портах.

Германская радионавигационная концепция безопасности морского судоходства. На основе четырех радионавигационных параметров: точности, доступности, целостности и непрерывности работы, с учетом технических требований пользователей морского судоходства в германских водах, проведена[187] оценка, какая из доступных радионавигационных систем более всего отвечает этим требованиям. Эта оценка была призвана подтвердить, что наилучшим решением, отвечающим интересам пользователей, является использование двух независимых, дополняющих друг друга радионавигационных систем. Германия приняла решение по обеспечению пользователей дифференциальной GPS службой и по участию во внедрении и эксплуатации Северо-западной европейской системы «Лоран-С» NELS. Представлены обе службы, рассмотрено будущее развитие систем.

Восточно-Сибирская станция радиолокационного мониторинга ледовой обстановки Севмор-пути. Рассмотрены[188] вопросы проектирования и выбора месторасположения Восточно-Сибирской станции радиолокационного мониторинга ледовой обстановки Севморпути с помощью космического аппарата ERS-1. 2 с разрешением не хуже 150 м. Приведена структурная схема станции. Необходимое значение отношения С/Ш=10...12 дБ реализовано на макете станции с антенной диаметра 4,4 м.

8.7. Радиолокационный мониторинг техносферы

Обеспечение управления автотранспортом

Обнаружение цели одиночным импульсом. Возможно[189] применение сверхширокополосных радиолокационных систем с одиночным зондирующим импульсом. Указывается на успешное применение подобных систем для обнаружения препятствий вблизи автомобиля. Отмечается перспективность развития подобных систем и их низкая стоимость.

Доплеровская РЛС для автотранспорта. Отмечается[190] целесообразность использования доплеровской РЛС К диапазона (диапазон 1,16 Ггц) на транспорте для предупреждения столкновений, для чего предлагается разработать дисплей со стробированием для определения средней скорости движения объектов в пределах от 2 до 85 м/с. Описывается принцип работы подобной РЛС, а также рассмотрены вопросы создания блока вычислителя средней скорости движения.

Локатор миллиметрового диапазона для автомобильной интеллектуальной системы управления. Описывается[191] локатор миллиметрового диапазона с ЧМ сигнала для автомобильной интеллектуальной системы управления (ICC), предназначенной для:

―  обеспечения нормального управления в любую погоду;

―  правильного выбора маршрута и траектории движения (предотвращения столкновений);

―  предотвращения ошибочных действий водителя в управлении автомобилем.

Обсуждаются результаты испытаний локатора для интеллектуальной системы управления. Представлены технические характеристики, типы основных узлов и блок-схема разработанного локатора. Описан процесс генерации сигнала, его характеристики, приведена 7-лепестковая ДН антенны локатора. Представлена архитектура цифрового сигнального процессора. Приведены зависимости уровней сигнала и помех от дальности (на дистанциях до 1 км), спектры сигналов, отраженных от различных объектов, вид дисплея, работающего в реальном времени. Представлена диаграмма эволюции локаторов для интеллектуальных систем управления до 2005 г.

Полицейская РЛС, управляющая трафиком движения, обеспечивающая высокую точность измерения параметров движения цели на основе информации об уровне сигнала. Патентуется[192] РЛС для полицейской автомашины, дающая возможность точного определения относительных и абсолютных скоростей движения машины-нарушителя. Контроль скорости производится на основе измерения доплеровского смещения с помощью системы цифровых фильтров, управляемых процессором. Устройство снабжено рупорной антенной и развязкой в виде гибридного кольца, связанными со схемой коаксиальным кабелем. Цифровая схема обработки дает возможность представления на дисплее текущих данных о координатах машины и ее скорости с помощью спектрального буфера и 512-точечного преобразования Фурье.

РЛС, обеспечивающая измерение относительной скорости и расстояния до объекта. Патентуется[193] РЛС для контроля уличного движения, обеспечивающая одновременные измерения расстояния до объекта и его скорости движения. Передатчик, работающий в режиме непрерывного ЧМ-излучения с глубиной модуляции порядка 150 МГц, снабжен направленным ответвителем с циркулятором, с помощью которого на приемник поступает опорный сигнал. Огибающая сигнала разностной частоты поступает на АЦП, после чего производится вычисление составляющих дальности по разностной частоте и скорости - по доплеровскому смещению. Сигнал дальности поступает на управляющее устройство, регулирующее напряжение модуляции, что позволяет повысить точность измерений.

Интеллектуальный датчик слепой зоны автомобиля, измеряющий расстояние до препятствий. Патентуется[194] радиолокационная система обнаружения препятствий в слепой зоне транспортного средства (автомобиля), вырабатывающая предупредительный сигнал для водителя. В систему входит приемопередатчик с антенной, излучающий многочастотный сигнал в пределах слепой зоны. По доплеровским сдвигам в многочастотном эхо-сигнале можно определить характер движения объектов (препятствий) в этой зоне. В систему входит процессор сигналов, выделяющий сигналы от потенциально опасных препятствий, к которым относятся объекты, движущиеся с той же скоростью и в том же направлении, что и транспортное средство с патентуемой системой. При определенном расстоянии до опасных препятствий выдается предупреждающий видео - и аудио - сигнал водителю транспортного средства. Видеопредупреждение отображается на мониторе, прикрепленном к зеркалу заднего обзора.

Новый метод навигации, не требующий сведений о трехмерном пространстве. Разработан[195] метод обнаружения препятствий на трассе движения автономных транспортных средств, который позволяет обнаруживать препятствия по двумерному изображению, а не по восстановленному трехмерному пространству. Предполагается, что на изображении одновременно присутствуют участки как без препятствий, так и с препятствиями и требуется их разделить. Использование свойства линейной инвариантности позволяет обнаружить препятствие в результате непосредственного анализа потока входных данных. Метод предполагает анализ информационного потока, представляющего собой двумерные оптические изображения, не требующий дополнительных сведений о положении съемочной камеры относительно поверхности Земли, о параметрах ее движения и движения транспортного средства. Метод можно применять при движении транспортного средства с камерой, характеризующегося шестью степенями свободы. Представлены результаты применения метода для работы как с реальными, так и с синтезированными данными. Метод проверен на данных, полученных как от наземных, так и от воздушных транспортных средств.

Сравнительные результаты опытной эксплуатации датчиков координат систем GPS и ИФРНС на автомобильном транспорте в условиях Санкт-Петербурга. Cпециалистами[196] отделения «Навигация-Сервис», входящего в состав АОЗТ «Котлин», был разработан автомобильный датчик координат (АДК) «Балтика-А», работающий по сигналам импульсно-фазовых радионавигационных систем «Чайка» и «Лоран-С». Был изготовлен ряд экспериментальные образцов, которые прошли опытную эксплуатацию на автомобильном транспорте в Санкт-Петербурге и его окрестностях. Разработка и испытания проводились с целью определения эффективности использования этих приборов в диспетчерских системах управления и контроля за движением автотранспорта. Испытания опытного образца АДК «Балтика-А» проводились в марте-апреле 1996 г. в различных районах Санкт-Петербурга и на пригородных дорогах. Измеренные с помощью АДК координаты записывались на диск компьютера Notebook каждые 2 сек. Эти координаты использовались для отображения маршрута движения автомобиля на электронной карте-схеме местности на экране компьютера. Приводятся снятые с экрана компьютера фрагменты карт-схем с отображением измеренных с помощью АДК «Балтика-А» траекторий движений автомобиля. Для сравнения в тех же районах испытаний проводились измерения с помощью датчика GPS. Испытания проводились в двух режимах: 1) на стоянке, 2) при движении. При работе на стоянках оценивалась погрешность измерения координат автомашины в зависимости от условий приема сигналов и характера городской застройки. Маршруты движения по возможности выбирались так, чтобы охватить различные зоны по условиям приема сигналов. Испытания показали, что в большинстве случаев (особенно вне городской черты) АДК «Балтика-А» достоверно определяет координаты, измерения отражают реальную траекторию движения автомобиля.

Объединение двух радиолокационных методов в системе предупреждения столкновений. Традиционно[197] в микроволновых РЛС предупреждения столкновений автомобилей применяется непрерывное излучение с ЧМ или импульсное излучение на частотах 10, 35 и 60 МГц. Приведено описание эффективной РЛС, получившей название бимодальной (двухрежимной), объединяющей оба этих принципа работы. Импульсный режим работы применяется для обнаружения и раздельного наблюдения объектов на больших дальностях. На малых дальностях система переходит к непрерывному излучению ЧМ-сигналов, облегчающих вычисление скоростей движения. Новая РЛС обнаруживает препятствия в интервале дальностей от 2 м до 150 м с точностью ±1 м при маломощном излучении. Вся РЛС управляется цифровым блоком принятия решений.

Исследование возможности применения двухгранного уголкового отражателя для индикации обочины автомобильной дороги. Применение[198] автомобильных РЛС миллиметрового диапазона позволяет в частности измерить расстояние от автомобиля до края проезжей части дороги. Эти сведения дают возможность исключить уход автомобиля с дороги и в будущем может быть применены для автоматического управления автомобилем. Самым надежным методом измерения этого расстояния может быть установка вдоль края дороги непрерывного (а не дискретного) радиолокационного отражателя. Таким отражателем может быть протяженный двухгранный уголковый отражатель с углом 90 между гранями, с длиной, равной длине дороги. Анализируются отражающие свойства такого отражателя, представляющего собой протяженную цель для автомобильной РЛС. В анализе отражатель рассматривается как соединение частей трех волноводов кругового сечения. Анализ выполнен в матричной форме.