Спосіб вимірювання ефективної площі розсіяння великогабаритних об’єктів в ближній зоні

Реферат: Спосіб вимірювання ефективної площі розсіяння (ЕПР) великогабаритних об'єктів в ближній зоні включає опромінення об'єкта вимірювання, вимірювання потужності відбитого від об'єкта вимірювання сигналу за допомогою радіолокаційної станції і запис відбитих сигналів, вимір коефіцієнта відбиття проводяться в ближній зоні, для цього проводиться серія вимірювань, в ході яких радар по черзі висвітлює різні частини об'єкта, для кожної з частин об'єкта шляхом порівняння з еталонним відбивачем/розсіювачем визначається її ЕПР, ЕПР всього об'єкта визначається за допомогою підсумовування ЕПР різних елементів за формулою:    i 1  i . N 1 UA 119169 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до радіолокації (РЛ) і може бути використаний для вимірювання моностатичної ефективної площі розсіяння (ЕПР) об'єктів як на відкритих полігонах, так і в закритих приміщеннях, в лабораторних умовах. Так само, корисна модель може бути використана для виявлення найбільш радіолокаційно помітних фрагментів великогабаритного об'єкта, що вносять визначальний, максимальний внесок у сумарну/загальну ЕПР даного об'єкта. Відомий спосіб вимірювання ЕПР [Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника. Том 1. - М.: "Сов. радио", 1976. - стр. 356-357], основано на випромінюванні зондуючого сигналу і вимірюванні потужності прийнятого відбитого від об'єкта сигналу. ЕПР визначається в дальній зоні, де розсіяна об'єктом хвиля є плоскою хвилею (така ж вимога має задовольнятися і для антени - об'єкт повинен розташовуватися в дальній зоні антени). Відомим є спосіб розрахунку ЕПР складних РЛ цілей [Youssef N. N. Radar cross section of complex targets // Proceedings of the IEEE. - 1989. - Т. 77. - №. 5. - С. 722-734]. Однак, в цій роботі для чисельних розрахунків ЕПР об'єкта необхідно розбити його поверхню на сукупність простих елементів - фацетів, і оцінити внесок кожного з них. Недоліком найбільш близького аналога є те, що вимірювання ЕПР об'єкта в дальній зоні є складним завданням, та часто не реалізується на практиці за певних співвідношень між розмірами об'єкта та робочою довжиною хвилі радара/РЛС, через неможливість забезпечення необхідної (часто дуже великої) відстані від об'єкта/розсіювача до РЛС. Найбільш близьким до заявленого є спосіб вимірювання ЕПР об'єктів [пат. RU, №2326400, G01S 13/00], що включає опромінення, встановленого на поворотній платформі об'єкта та вимірювання потужності відбитого від об'єкта сигналу за допомогою РЛС в горизонтальній площині. У цій же площині проводяться вимірювання і для еталонного відбивача. І далі за відомою формулою обчислюється ЕПР об'єкта. Весь процес вимірювання ЕПР аналога відбувається в дальній зоні. Недоліком є недостатня точність вимірювання ЕПР об'єкта через необхідність проводити вимірювання для надвисокочастотних РЛС на дуже великих відстанях для великогабаритних об'єктів вимірювання. І як наслідок, часто фізична неможливість проводити такі вимірювання в дальній зоні. В основу корисної моделі поставлено задача удосконалення способу вимірювання ефективної поверхні розсіяння об'єкта в ближній зоні шляхом використання декомпозиційного методу для підвищення точності вимірювання ЕПР об'єкта і для отримання можливості практичної реалізації таких вимірювань за рахунок їх проведення в ближній зоні пофрагментно для різних частин об'єкта. Поставлена задача вирішується наступним чином, в способі вимірювання ефективної площі розсіяння великогабаритних об'єктів в ближньої зоні, що включає опромінення об'єкта вимірювання, вимірювання потужності відбитого від об'єкта вимірювання сигналу за допомогою радару/РЛС/радіолокаційної станції і запис відбитих сигналів, згідно з корисною моделлю, вимірювання коефіцієнта відбиття проводяться в ближній зоні об'єкта, проводиться серія вимірювань, в ході яких радар по черзі висвітлює різні частини об'єкта, для кожної з частин об'єкта шляхом порівняння з еталонним відбивачем/розсіювачем визначається її ЕПР i , знайдені ЕПР підсумовуються для визначення ЕПР всього об'єкта    i 1  i .  за формулою: N 45 50 Технічний результат досягається за рахунок використання декомпозиційного методу. Даний метод полягає в тому, що вимірювання коефіцієнта відбиття проводяться в ближній зоні (з відстані кілька метрів від об'єкта). При цьому, через те, що радар має вузьку діаграму спрямованості, висвітлюється тільки частина об'єкта і одне вимірювання дозволяє визначити коефіцієнт відбиття тільки для частини об'єкта. Для отримання ЕПР всього об'єкта проводиться серія вимірювань, в ході яких радар по черзі висвітлює різні частини об'єкта. На радар подана заявка №u201613621 "Переносний пристрій для вимірювання коефіцієнта відбиття". Для кожної з частин об'єкта шляхом порівняння з еталонним розсіювачем визначається її ЕПР:  об  55 (1) pоб  эт pэт (2) 1 UA 119169 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Де: эт - ЕПР еталона, pэт – потужність в приймачі при опроміненні еталона, pоб – потужність в приймачі при опроміненні об'єкта. ЕПР всього об'єкта визначається за допомогою підсумовування ЕПР різних елементів згiдно з (1). Обґрунтуванням такого підходу можна вважати спосіб оцінки середньої ЕПР складних циліндричних конструкції (Штагер Е. А. "Рассеяние радиоволн на телах сложной формы." - М.: Радио и связь (1986): 184 с. (§ 2.1, ст. 45-47)). Запропонований метод підходить для вимірювання ЕПР об'єкта будь-якої складної форми і передбачає проведення вимірювань в ближній зоні об'єкта. Це призводить до того, що хвиля, яка падає на об'єкт, не є плоскою - її хвильовий фронт має дзвоноподібну форму з центром, що збігається з центром освітленої частини об'єкта (центром "плями" на об'єкті). Однак, при вимірах сусідні "плями" будуть частково накладатися одна на іншу, що призведе до компенсації впливу неоднорідностей амплітудного розподілу на результати вимірювань. Пропонується переміщувати вимірювальний радар таким чином, щоб освітлювані плями на об'єкті стикалися за рівнем половинної потужності. Приклад 1. Вибір кількості частин, на які розбивається об'єкт при вимірах. У разі, якщо ширина діаграми спрямованості антени радара в горизонтальній площині дорівнює x, у вертикальній площині - y, а відстань від радара до об'єкта R, то розміри освітленої плями на об'єкті визначаються наступним чином x=2Rtan(x2),y=2Rtan(y2). (3) Відстань вибирається таким чином, щоб розміри фрагментів, на які розбивається об'єкт, складали 310 (точні розміри визначаються зручністю проведення вимірювань в кожному конкретному випадку ["Методы цифрового моделирования радиолокационных характеристик сложных объектов на фоне природных и антропогенных образований", А.Б.Борзов, А.В.Соколов, В.Б.Сучков, "Журнал радиоэлектроники" №3, 2000 г.]. Для радара з шириною діаграми спрямованості (ДС) 20 градусів в горизонтальному і вертикальному напрямку для отримання фрагментів розміром 4 відстань від об'єкта до радара має становити 113 см (для λ = 10 см), а розмір опроміненої "плями" (фрагмента об'єкту) по рівню половинній потужності дорівнює 40 см. Приклад 2. Представимо конкретне застосування даного способу. На фіг. 1 представлено пристрій, що реалізує заявлений декомпозиційний спосіб вимірювання ЕПР в ближній зоні. Пристрій складається з радара / РЛС 1, передавальної антени 2, прийомної антени 3, пристрою для сканування в горизонтальній площині 4, пристрою для сканування в вертикальній площині 5. Також на фіг. 1 позначено фрагмент діаграми ЕПР об'єкта, в разі обертання об'єкта 6, фрагмент об'єкта, кругла "пляма" 7, об'єкт сканування 8, еталонний відбивач 9, платформа 10, що обертається. Пристрій, що реалізує спосіб вимірювання ЕПР великогабаритних об'єктів в ближній зоні, працює наступним чином. На платформу - пристрій сканування в горизонтальній 4 і вертикальній 5 площинах, встановлюється радар / РЛС 1, що має прийомну 3 і передавальну 2 антени. Причому РЛС 1 знаходиться на деякому віддаленні від об'єкта сканування 8. Радар 1, переміщуючись дискретно вздовж осей Х і У по черзі "висвітлює" послідовні фрагменти об'єкта / ЕПР 7, з яких складається згідно з (1) результуюча ЕПР всього об'єкта. Приклад 3. Схему застосування декомпозиційного методу представлено на фіг. 2. Великогабаритний об'єкт складної форми – а, наприклад, авто опромінюється радаром, розташованим перпендикулярно до площини об'єкта. Сканування об'єкта радаром / РЛС відбувається дискретно в силу того, що сам радар переміщається покроково по двох координатних осях Х і У (див. фіг. 1). Крок переміщення РЛС задається виходячи з того, щоб освітлювані РЛС фрагменти ("плями" - 1, 2, 3 … N на фіг. 2) на об'єкті стикалися за рівнем половинної потужності. Таким чином, запропонований спосіб дозволяє вимірювати більші фрагменти об'єктів, що не вимагає залучення складних обчислювальних комплексів і програм, як у випадку з розбивкою об'єкта на елементарні фацети. При цьому точність вимірювання декомпозиційним методом не страждає. За рахунок проведення вимірювань в ближній зоні, спосіб, що заявляється, дозволяє розширити технічні можливості вимірювання ЕПР великогабаритних об'єктів. Через малі габарити вимірювальної установки (фіг. 1) вимірювання можна проводити як в польових, так і лабораторних умовах, при цьому не тільки в горизонтальній площині, а й під різними азимутними кутами й кутами місця. 60 2 UA 119169 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Спосіб вимірювання ефективної площі розсіяння (ЕПР) великогабаритних об'єктів в ближній зоні, що включає опромінення об'єкта вимірювання, вимірювання потужності відбитого від об'єкта вимірювання сигналу за допомогою радіолокаційної станції і запис відбитих сигналів, який відрізняється тим, що вимір коефіцієнта відбиття проводиться в ближній зоні, для цього проводиться серія вимірювань, в ході яких радар по черзі висвітлює різні частини об'єкта, для кожної з частин об'єкта шляхом порівняння з еталонним відбивачем/розсіювачем визначається її ЕПР, ЕПР всього об'єкта визначається за допомогою підсумовування ЕПР різних елементів за формулою:    i 1  i . N 15 Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3