НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ОБНАРУЖЕНИЮ СКРЫТЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ СВЕРХКОРОТКОИМПУЛЬСНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ

Полный текст

Одной из актуальных проблем радиолокации является разработка эффективных методов обнаружения и распознавания скрытых объектов, в том числе и под пологом леса. Об этом свидетельствуют исследования как отечественных авторов, так и данные по зарубежным программам. В целом отмечается перспективность ДМ-диапазона, а также освоение более длинноволнового диапазона, что обусловлено большей проникающей способностью. Однако еще не до конца использованы возможности СМ-диапазона, особенно при использовании современных технологий генерации сверхкоротких импульсов. Развитие техники сверхкороткоимпульсной радиолокации (СКИРЛ), обладающей специфическими особенностями и свойствами [1], вызывает растущий интерес к рассмотрению особенностей взаимодействия такого излучения с различными средами и совершенствованию методов расчета процессов, вызванных сверхкороткими импульсами. В работе приведены результаты экспериментов по зондированию лесных сред при наличии искусственных целей. Экспериментальные исследования проводились с использованием измерительного комплекса, в состав которого входят наносекундный радар с длительностью импульса 10 нс и рабочей частотой 10 ГГц пара болическая антенна с диаметром зеркала 600 мм, цифровой осциллограф TDS1012, ноутбук, электрогенератор на 220 В. Номинальная пиковая мощность излучения составляет 40 Вт, динамический диапазон приемника - 70 дБ, полоса частот входного сигнала -100 МГц. В качестве искусственной цели использован трехгранный уголковый отражатель (УО) с размером ребра 0,9 м. Для оценки возможностей обнаружения металлоподобных целей проведен рад экспериментов как при горизонтальной локации, так и при облучении сверху. В последнем случае использовалась топография местности. Общий вид местности в одном из экспериментов показан на рис. 1. Радар был установлен на склоне горы на отметке 630 м, ниже на высоте 580 м расположены березовый лес и открытая поляна. Для определения ЭПР поверхности используем следующее соотношение: σ0 (θ), дБ = 10g^ (θ) / σΜ · Fnp (θ) / Рм ], где ^(θ) - площадь облучаемого участка поверхности; σ,^ - ЭПР УО; Рпр - усредненная мощность принятого сигнала от участка поверхности; Рм - мощность принятого сигнала, отраженного от УО. Рис. 1. Общий вид исследуемой поверхности 136 Вестник СибГАУ. № 5 (51). 2013 500 а 500 б m в о р 500 в Рис. 2. Графики отраженных сигналов (обозначения см. в тексте) Позиции установки УО следующие: первая -на открытой поляне, вторая - у края леса, третья -в глубине леса на расстоянии порядка 15 м от края леса. Графики отражения сигналов для соответствующих позиций представлены на рис. 2. До расстояний порядка 420 м регистрируется отраженный сигнал от открытой земной поверхности, далее сигнал от УО, имеющий свою характерную форму, а за ним - отраженные сигналы от других деревьев, которые наглядно демонстрируют особенно сти СКИРЛ (рис. 2, а). Это контрастная картина отраженных сигналов от отдельных объектов, где каждый пик соответствует отражению от отдельного дерева, высокое пространственное разрешение по дальности (теоретически равное с\ /2 = 1,5 м). Картина пространственного распределения сигнала при установке УО на краю леса отображена на рис. 2, б. Сигнал от УО сохраняет свою форму и превышает по своему значению сигналы от деревьев. Сигналы перед УО 137 Раздел 2. Радиофизические методы диагностики окружающей среды. Алгоритмы, инструменты и результаты объясняются отражением от границы леса, расположенного с другого края поляны, ближе склону горы. Наиболее интересный эффект выявлен при третьей позиции УО, когда он располагался непосредственно в самом лесу. На рис. 2, в также отчетливо выделяется сигнал от УО, который практически не изменил свою форму и величину, но отражения от слоя леса, стоящего перед УО значительно возросли и превысили уровень сигнала от самого УО. В продольном направлении эта область совпадает с расстоянием от края леса до места установки УО, а в поперечном направлении с учетом диаграммы направленности антенны составляет порядка 40 м. Здесь необходимо отметить, что данные измерения были проведены в осеннее время, когда деревья находились без листвы. В этом случае отдельные ветви деревьев можно рассматривать как отдельные вибраторы различной длинны, где локальные центры рассеяния совпадают с концами вибраторов. Таким образом, они действуют как вторичные излучатели, вызывающие «эффект резонанса» и значительное усиление суммарного отраженного сигнала. В целом данный эффект свидетельствует о наличии в лесу сосредоточенной цели и выявляет возможность определения ее положения в пределах области возбуждения. Следует заметить, что ЭПР данной цели (УО) достаточно велика. Для реальных целей, например, автомобилей, ЭПР будет заметно ниже. Тем не менее, и в этом случае, т. е. при сосредоточении целей в ле су, будет наблюдаться аналогичный эффект. Для оценки возможности обнаружения таких объектов можно использовать соотношение ЭПР объекта к ЭПР окружающей его фоновой поверхности. Для определения величины относительного контраста необходимо дополнительные измерения ЭПР различных целей на открытом пространстве. Для представленных в работе результатов (рис. 2, в) измеренный уровень контраста между откликами от УО, расположенного в лесу, и уровнем отраженного сигнала от самого леса составил 14 дБ. При изменении угла ориентации УО и состояния леса эти значения могут существенно меняться. Тем не менее, выявленный эффект свидетельствует о наличии цели в лесной среде и выявляет возможность определения ее местоположения.

Об авторах

Б. Ч. Доржиев

Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: 1_2_z@mail.ru
670047, Россия, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

О. Н. Очиров

Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: 1_2_z@mail.ru
670047, Россия, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Б. В. Содномов

Институт физического материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: 1_2_z@mail.ru
670047, Россия, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, 6

Список литературы

Дополнительные файлы