Способ работы радиолокационной станции с повышенными допплеровскими характеристиками - RU2628566C1

Чертежи

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПРЕДЛАГАЕМОЕ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к радиолокационным системам.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

Хорошо известно, что импульсные допплеровские радиолокационные системы имеют ограничения в отношении однозначного определения дальности и скорости, так что повышение способности однозначного определения скорости влечет за собой понижение способности однозначного определения дальности и наоборот. На практике это значит, что погодные радиолокационные станции неспособны характеризовать скорости при таких жестких погодных явлениях, как, например, торнадо. Существующие способы расширения диапазона однозначного определения скорости у погодных радиолокационных станций включают использование множественных частот следования импульсов, но такие способы не способны характеризовать сложные спектры, встречающиеся в торнадо.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения предусмотрено создание способа использования отраженных сигналов волновой энергии от одного или большего числа объектов для характеризации определенных свойств этих объектов через особые признаки спектра отраженных от них сигналов, этот способ может содержать операцию генерирования для передачи повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами T секунд. Каждый импульс в этой последовательности может иметь конкретную постоянную фазу, соответствующую квадратичной последовательности чередования фаз, и эта фаза может быть придана каждому импульсу в некотором первом смысле модуляции. Этот способ может содержать операцию модулирования фазы энергетического отраженного сигнала, принимаемого от одного или большего числа объектов, отражающих передаваемую повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты на протяжении каждого субинтервала приема с помощью идентичной квадратичной последовательности чередования фаз, используемой для модуляции передаваемой повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты в некотором втором смысле, противопоставляемом упомянутому первому смыслу модуляции, так что чистая фазовая модуляция, приложенная к энергетическому сигналу, отраженному от конкретного отражающего объекта, отстоящего на конкретную дальность r, измеренную в дискретных единицах Т времени задержки отраженного импульса при прохождении туда и обратно, может быть разницей между фазой передаваемых импульсов во время их передачи и фазой, приложенной к получаемому отраженному энергетическому сигналу от дальности r в любом смысле этой разницы. Предлагаемый способ может содержать операцию продуцирования из модулированных принятых отраженных энергетических сигналов N уникальных и дискретных переносов частоты принятого отраженного энергетического сигнала как функции дальности r отражающих объектов, величина которых кратна 1/NT Гц, и эти переносы частоты могут сохранить спектр принимаемого отраженного энергетического сигнала, образуя в комбинации сложный частотный спектр сигнала.

[0002] Согласно другому варианту осуществления предлагаемого изобретения предусмотрено создание системы, которая может содержать генератор последовательности, модулятор и процессор обработки сигналов. Упомянутый генератор последовательности может быть выполнен с возможностью генерировать для передачи повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами T секунд, при этом каждый импульс в этой последовательности имеет конкретную постоянную фазу, соответствующую квадратичной последовательности чередования фаз, и эта фаза придана каждому импульсу в некотором первом смысле модуляции. Упомянутый модулятор может быть выполнен с возможностью модулировать фазу отраженного энергетического сигнала, принимаемого от одного или большего числа объектов, отражающих передаваемую повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты на протяжении каждого субинтервала приема с помощью идентичной квадратичной последовательности чередования фаз, используемой для сигнала, генерируемого для передачи, с модуляцией в некотором втором смысле, противопоставляемом упомянутому первому смыслу модуляции, так что чистая фазовая модуляция, приложенная к энергетическому сигналу, отраженному от конкретного отражающего объекта, отстоящего на конкретную дальность r, измеренную в дискретных единицах Т времени задержки отраженного импульса при прохождении туда и обратно, является разницей между фазой передаваемых импульсов во время их передачи и фазой, приложенной к получаемому отраженному энергетическому сигналу от дальности r в любом смысле этой разницы. Упомянутый процессор обработки сигналов может быть выполнен с возможностью продуцирования из модулированных принятых отраженных энергетических сигналов N уникальных и дискретных переносов частоты принятого отраженного энергетического сигнала как функции дальности r отражающих объектов, величина которых кратна 1/NT Гц, и эти переносы частоты могут сохранить спектр принимаемого отраженного энергетического сигнала, образуя в комбинации сложный частотный спектр сигнала.

[0003] Согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого изобретения предусмотрено создание компьютерного программного продукта, который содержит по меньшей мере одну машиночитаемую среду хранения данных, имеющую хранимые в ней машиночитаемые программные команды. Упомянутые машиночитаемые программные команды, читаемые процессором системы обработки сигналов системы определения дальности с помощью эхолокации, могут быть выполнены с возможностью генерировать для передачи повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами Т секунд, при этом каждый импульс в этой последовательности имеет конкретную постоянную фазу, соответствующую квадратичной последовательности чередования фаз, и эта фаза придана каждому импульсу в некотором первом смысле модуляции. Эти машиночитаемые программные команды, читаемые процессором, могут быть также выполнены с возможностью модулировать фазу отраженного энергетического сигнала, принимаемого от одного или большего числа объектов, отражающих передаваемую повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты на протяжении каждого субинтервала приема с помощью идентичной квадратичной последовательности чередования фаз, используемой для сигнала, генерируемого для передачи, с модуляцией в некотором втором смысле, противопоставляемом упомянутому первому смыслу модуляции, так что чистая фазовая модуляция, приложенная к отраженному энергетическому сигналу, отраженному от конкретного отражающего объекта, отстоящего на конкретную дальность r, которая измерена в дискретных единицах Т времени задержки отраженного импульса при прохождении туда и обратно, может быть разницей между фазой передаваемых импульсов во время их передачи и фазой, приложенной к принимаемому отраженному энергетическому сигналу от дальности r в любом смысле этой разницы. Кроме того, эти машиночитаемые программные команды, читаемые процессором, могут быть выполнены с возможностью продуцировать из модулированных принятых отраженных энергетических сигналов N уникальных и дискретных переносов частоты принятого отраженного энергетического сигнала как функции дальности r отражающих объектов, величина которых кратна 1/NT Гц, и эти переносы частоты могут сохранить спектр принимаемого отраженного энергетического сигнала, образуя в комбинации сложный спектр частот сигнала.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0004] На фиг. 1 изображена блок-схема обобщенной системы эхолокации для генерирования одного или большего числа каналов когерентных импульсов с фазовыми последовательностями, приема и обработки отражений таких последовательностей.

[0005] На фиг. 2 в качестве примера изображены графики передачи во времени, приема во времени и покрытия селекторного импульса дальности для одноимпульсной радиолокационной станции, показаны коэффициенты заполнения импульса и протяженность покрытия дальности.

[0006] На фиг. 3 в качестве примера изображены графики передачи во времени, приема во времени и покрытия селекторного импульса дальности для трехимпульсной радиолокационной станции, показаны коэффициенты заполнения импульса и протяженность покрытия дальности.

[0007] На фиг. 4 в качестве примера изображены графики передачи во времени, приема во времени и покрытия селекторного импульса дальности для радиолокационной станции непрерывного излучения, показаны коэффициенты заполнения импульса и протяженность покрытия дальности.

[0008] На фиг. 5 в качестве примера изображена блок-схема микроволновой допплеровской радиолокационной системы для генерирования одного или большего числа каналов когерентных микроволновых импульсов с заданными фазовыми последовательностями, приема этих фазовых последовательностей и обработки одного или большего числа каналов принятых последовательностей.

[0009] На фиг. 6 в качестве примера изображена блок-схема генератора колебательного сигнала промежуточной частоты для генерирования последовательностей импульсов на промежуточной частоте с заданной фазовой последовательностью, I - совпадающие по фазе, Q - квадратурные.

[0010] На фиг. 7 в качестве примера изображена блок-схема имеющих отношение к промежуточной частоте частей микроволнового приемника для фильтрования промежуточной частоты, аналогово-цифрового преобразования цифрового фильтрования промежуточной частоты, комплексной демодуляции в одном или большем числе каналов и управления фазой каждого выходного канала независимо.

[0011] На фиг. 8 изображена структурная схема программы, реализующей один из примеров осуществления способа использования любой из систем, изображенных на фиг. 1 или фиг. 5.

[0012] На фиг. 9 изображен график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 8, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности, представленного в спектральной форме, для целей с однозначно определимыми скоростями, при этом показано прямое соотношение между особыми признаками спектра и параметрами целей.

[0013] На фиг. 10 изображена структурная схема программы, реализующей другой пример осуществления способа использования любой из систем, изображенных на фиг. 1 или фиг. 5.

[0014] На фиг. 11 изображен график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 10, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности, представленного в спектральной форме, для целей с умеренной неоднозначностью скоростей, но без перекрывания спектров, при этом показано две фазовых последовательности, одна из которых обращает смысл допплеровского сдвига, при этом верхняя кривая для ясности изображена в перевернутом виде, иллюстрируя устранение умеренных допплеровских неопределенностей.

[0015] На фиг. 12 изображена структурная схема программы, реализующей еще один пример осуществления способа использования любой из систем, изображенных на фиг. 1 или фиг. 5.

[0016] На фиг. 13 изображен график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 12, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности, представленного в спектральной форме, для целей с сильной неоднозначностью скоростей, при этом показана полностью неоднозначная ситуация через несколько селекторных импульсов по причине относительно больших широт спектра.

[0017] На фиг. 14 изображен другой график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 12, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности для ситуации, иллюстрируемой на фиг. 13, с измененным порядком дальностей, достигнутым путем модификации параметра М фазовой последовательности, при этом обеспечена возможность оценки параметров для отраженных сигналов четырех целей, которые на фиг. 13 были полностью перекрывающимися.

[0018] На фиг. 15 изображен еще один график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 12, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности для ситуации, иллюстрируемой на фиг. 13, со спектральными пиками, которые могут быть параметризированы из спектра фиг. 13 с удалениями (удаления показаны пунктиром), с четырьмя спектральными пиками, от дальностей 17-20, готового для параметризации.

[0019] На фиг. 16 изображена структурная схема программы, реализующей еще один пример осуществления способа использования любой из систем, изображенных на фиг. 1 или фиг. 5.

[0020] На фиг. 17 изображен график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 16, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности для ситуации, иллюстрируемой на фиг. 13, со спектрами для нескольких величин параметра М с наложением, при этом каждый спектр сдвинут таким образом, что спектральные величины для селекторного импульса дальности 18 настроены в положении селекторного импульса 18 для М=1.

[0021] На фиг. 18 изображен другой график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 16, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности для дальности 18, взятого из данных для фиг. 17 путем выбора минимального ответа на каждой спектральной частоте, при этом оценка для сигнала на дальности 18 остается неискаженной другими селекторными импульсами дальности.

[0022] На фиг. 19 изображен еще один график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 16, при этом данный график иллюстрирует пример селекторного импульса дальности, созданного из данных фиг. 13, при этом каждый селекторный импульс дальности оценен с помощью процесса, использованного для создания фиг. 18, при этом для всех селекторных импульсов дальности полностью устранена неоднозначность.

[0023] На фиг. 20 изображена структурная схема программы, реализующей еще один пример осуществления способа использования любой из систем, изображенных на фиг. 1 или фиг. 5.

[0024] На фиг. 21 изображен график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 20, при этом данный график иллюстрирует пример ответного сигнала дальности, созданный из данных фиг. 13, при этом для всех селекторных импульсов дальности полностью устранена неоднозначность.

[0025] На фиг. 22 изображен еще один график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 16, при этом данный график иллюстрирует пример селекторного импульса дальности фиг. 17, но с существенно увеличенным допплеровским сдвигом сигнала на селекторном импульсе 18, чтобы продемонстрировать пример восстановительных параметров сигналов с относительно большими допплеровскими сдвигами, которые в высокой степени перекрываются с сигналами от других селекторных импульсов дальности в первичном спектре для различных значений М.

[0026] На фиг. 23 изображен еще один график, который может быть реализован при осуществлении способа, охарактеризованного на фиг. 16, при этом данный график иллюстрирует пример селекторного импульса дальности фиг. 17, но с существенно увеличенной шириной спектра сигнала на селекторном импульсе 18, чтобы продемонстрировать пример восстановительных параметров относительно широких сигналов, которые в высокой степени перекрываются с сигналами от других селекторных импульсов дальности в первичном спектре для различных значений М.

[0027] На фиг. 24 изображена блок-схема описываемой в качестве примера системы обработки данных, с помощью которой могут быть осуществлены иллюстративные варианты осуществления предлагаемого изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0028] В настоящем описании раскрыты системы и способы эхолокационного определения дальности простых и сложных объектов, в которых характеристики отраженных сигналов могут быть проанализированы в спектральной области, предоставляющей информацию о местонахождении, интенсивности отраженного сигнала, радиальной скорости, относительном перемещении и (или) других характеристиках объектов.

[0029] На фиг. 1 изображена в качестве примера блок-схема обобщенной системы (в целом обозначена позицией 100) для такой дальнометрии с помощью отраженных сигналов (эхо-дальномерии) в моностатическом, бистатическом и (или) мультистатическом режиме работы. Такая эхо-дальнометрическая система 100 может содержать передатчик 101 и приемник 102. Передатчик 101 может содержать генератор последовательностей промежуточной частоты 103, смеситель 105, генератор несущей частоты 106, распределитель 107, фильтр 108, усилитель 109 и преобразователь сигнала 110. Приемник 102 может содержать преобразователь 113, усилитель 114, фильтр 115, смеситель 116, фильтр промежуточной частоты 117, модулятор 118 (например, квадратурный демодулятор) и процессор обработки сигналов 119. В рассматриваемом примере передатчик и приемник имеют общий генератор последовательностей 103, генератор несущей частоты 106, распределитель 107 и процессор обработки сигналов 119. Генератор последовательностей 103, модулятор 118 и процессор обработки сигналов 119 могут быть включены в систему обработки сигналов 120.

[0030] Передатчик 101 может быть назван также первым электронным устройством. Этот передатчик выполнен с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы, имеющие общую первую частоту. Например, передатчик 101 может создавать и (или) передавать многофазную кодированную последовательность импульсов (или фазово-кодированную последовательность импульсов), имеющих общую первую частоту. Такая фазово-кодированная последовательность может быть сгенерирована на подходящей и (или) удобной промежуточной частоте генератором фазовой последовательности 103. Сигнал фазовой последовательности на промежуточной частоте может быть отправлен на модулятор 118 и смеситель 105 (например, на входной порт смесителя 105).

[0031] На другой входной порт смесителя 105 может подаваться через распределитель 107 сигнал от генератора несущей частоты 106. Смеситель 105 выполнен с возможностью смешивать фазовый сигнал промежуточной частоты и сигнал несущей частоты для получения либо суммарного сигнала, либо сигнала разности и по существу модулировать сигнал несущей частоты другими фазами передачи в фазовом сигнале промежуточной частоты. Однако модуляция сигнала, подлежащего передаче, может быть осуществлена путем модулирования сигнала основной полосы частот (например, от процессора обработки сигналов 119, на процессоре обработки сигналов 119 и (или) с помощью процессора обработки сигналов 119), сигнала промежуточной частоты (например, от генератора последовательностей 103, на генераторе последовательностей 103 и (или) с помощью генератора последовательностей 103), и (или) сигнала в диапазоне радиочастот (например, от генератора несущей частоты 106, на генераторе несущей частоты 106 и (или) с помощью генератора несущей частоты 106).

[0032] Выходной сигнал смесителя 105 на передающей частоте системы может подвергаться фильтрованию с помощью фильтра 108 для выбора либо суммарного сигнала, либо сигнала разности из результата смешения сигнала промежуточной частоты и сигнала несущей частоты в смесителе 105, в результате чего обеспечена возможность получения отфильтрованного передаваемого сигнала. Затем отфильтрованный передаваемый сигнал может быть усилен усилителем 109 для получения выходного передаваемого сигнала.

[0033] Этот выходной передаваемый сигнал может передаваться через преобразователь сигнала 110 в среду передачи 121. Эта среда передачи может представлять собой любую среду, способную проводить передаваемый сигнал, преобразованный преобразователем сигнала 110. Среда передачи 121 может представлять собой, например, твердотельный материал, такой как земля, жидкий материал, такой как вода, или же газ, такой как воздух. Сигналы, передаваемые от преобразователя сигнала 110, могут отражаться от одного или большего числа объектов 122, которые отражают передаваемый сигнал, и эти объекты могут иметь вариации в отношении показателя преломления среды передачи.

[0034] Из рассматриваемого примера видно, что передатчик 101 передает множественные передаваемые импульсы, имеющие общую несущую частоту. Эти передаваемые импульсы модулируемы разными передаваемыми фазами для передачи в среде передачи 121 с целью определения по меньшей мере одного параметра одного или большего числа объектов 122, которые отражают по меньшей мере один из импульсов, передаваемых от преобразователя сигнала 110. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых система 100 выполнена с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы, имеющие оптическую частоту, радиочастоту, или звуковую частоту. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых эта система выполнена с возможностью передавать множественные передаваемые импульсы в виде электромагнитных волн или в виде механических волн.

[0035] Приемник 102 может быть назван также вторым электронным устройством. Этот приемник выполнен с возможностью принимать из среды передачи 121 отраженные импульсы, возникающие при отражении упомянутых множественных передаваемых импульсов от каждого из упоминавшихся выше одного или большего числа отражающих объектов 122. Приемник 102 может принимать и (или) анализировать, например, сигналы, отраженные от отражающих объектов. В частности, эти отраженные сигналы могут приниматься приемником 113 для создания принимаемого сигнала. Этот принимаемый сигнал затем усиливается усилителем 114 и подвергается фильтрованию с помощью фильтра 115. Принимаемый сигнал может быть охарактеризован как сигнал, связанный с отраженными сигналами.

[0036] Упомянутый сигнал, связанный с отраженными сигналами (например, отфильтрованный усиленный принимаемый сигнал) может быть отправлен на смеситель 116. Часть сигнала (например, третий сигнал) от генератора несущей частоты 106) может быть отправлена на смеситель 116 через распределитель 107. Смеситель 116 выполнен с возможностью смешивать сигнал, связанный с отраженными сигналами, с частью сигнала от генератора несущей частоты 106 через распределитель 107 для формирования сигнала промежуточной частоты, представляющего передаваемую фазу, придаваемую передаваемому импульсу.

[0037] Передаваемый фазовый сигнал промежуточной частоты может быть, например, отфильтрован с помощью фильтра промежуточной частоты 117 и отправлен на модулятор 118. Модулятор 118 выполнен с возможностью обрабатывать этот фазовый сигнал промежуточной частоты текущим фазовым сигналом, в данный момент порождаемым генератором последовательностей промежуточной частоты 103, для формирования сигнала с фазовой модуляцией. Знак демодуляции может быть таким, что сумма фазовых сдвигов, применяемых к сигналу в передатчике 101 и приемнике 102, представляет разницу фазовой последовательности, генерируемой генератором последовательностей промежуточной частоты 103 в двух

точках, одна из которых - это момент времени, в который сигнал был испущен передатчиком 101, а другая - это момент времени, в который отраженный сигнал от отражающего объекта возвратился к приемнику 102. Выходной сигнал модулятора 118 может представлять собой сложную временную серию, которая основана на демодулированном сигнале и может быть оцифрована для спектрального анализа.

[0038] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых система 100 выполнена с возможностью когерентно интегрировать совокупность модулированных принимаемых импульсов перед формированием первого частотного спектра сложного сигнала. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых эта система выполнена с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы путем модулирования для каждого импульса некогерентного носителя с когерентным модуляционным сигналом, имеющим передаваемую фазу.

[0039] Система 100 выполнена с возможностью определять из упомянутого первого частотного спектра сложного сигнала по меньшей мере один параметр первого отражающего объекта из упомянутых одного или большего числа объектов 122, которые отразили по меньшей мере один из передаваемых импульсов. Выходной сигнал модулятора 118 может содержать, например, данные, которые могут указывать на параметры интенсивностей объектов 122, радиальных скоростей объектов 122, и (или) внутренних перемещений в спектре сложной

серии (например, первый частотный спектр сложного сигнала), например, описываемым ниже образом. Выходной сигнал модулятора 118 может быть отправлен на процессор обработки сигналов 119. Процессор обработки сигналов 119 выполнен с возможностью определять из упомянутого первого частотного спектра сложного сигнала по меньшей мере один параметр по меньшей мере первого отражающего объекта.

[0040] Параметры эффективности эхо-дальнометрической системы 100 могут быть определены с помощью

и фазовых характеристик передаваемых сигналов. Эти передаваемые сигналы могут быть названы также волнами или колебательными сигналами.

[0041] Система 100 может быть выполнена с возможностью передавать передаваемые импульсы от преобразователя сигнала 110 в некотором первом местонахождении. Система 100 может быть выполнена с возможностью принимать принимаемые импульсы в упомянутом первом местонахождении (в частности, в моностатическом режиме работы) или в одном или большем числе вторых местонахождений, находящихся на расстоянии от первого местонахождения (в частности, в бистатическом или мультистатическом режиме работы). В преобразователь сигнала 110 в первом местонахождении или во втором местонахождении, которое находится на расстоянии от преобразователя сигнала 110, может быть интегрирован, например, преобразователь 113.

[0042] На фиг. 2 изображен передаваемый колебательный сигнал одного типа, который может быть подходящим для моностатической работы эхо-дальнометрической системы 100. На фиг. 2 можно предположить максимальный коэффициент заполнения импульса. На верхнем графике на фиг. 2 изображена последовательность 150 передаваемых импульсов одинаковой ширины t, следующих с периодичностью Т. Эта последовательность 150 может задавать период передачи и может соответствовать сигналам, передаваемым от преобразователя сигнала 110 передатчика 101 (см. фиг. 1). Каждый импульс может иметь постоянную фазу Φ(n) для соответствующего импульса, но фаза может отличаться от импульса к импульсу в соответствии с заданной последовательностью. Например, множественные передаваемые импульсы, генерируемые системой 100 (см. фиг. 1), могут содержать (или представлять собой) последовательность передаваемых импульсов, при этом каждый импульс в этой последовательности импульсов имеет первую частоту с конкретной фазой.

[0043] На среднем графике на фиг. 2 изображены

интервалы 152, в течение которых приемник 102 может работать без помех от передатчика 101 (см. фиг. 1). Иначе говоря, на фиг. 2 изображены интервалы 152, соответствующие тем промежуткам времени, в течение которых не происходит передачи импульсов последовательности 150. Упомянутые временные интервалы 152 могут представлять собой промежутки приема и (или) содержать в себе промежутки приема.

[0044] На нижнем графике на фиг. 2 изображена результирующая свертка 154 периода приема, связанного с

интервалами 152, и периода передачи, связанного с последовательностью 150, и (или) между периодом приема, связанным с интервалами 152, и периодом передачи, связанным с последовательностью 150. Эта свертка 154 может иллюстрировать дальностную чувствительность системы 100 (см. фиг. 1).

[0045] На фиг. 3 изображена последовательность импульсов для передатчика с уменьшенным коэффициентом заполнения импульсов, использующего, в качестве примера, три селекторных импульса дальности, обозначенных как селекторные импульсы дальности G1, G2 и G3, которые могут быть пригодны для введения в систему 100 (фиг. 1). Каждый из этих селекторных импульсов может использовать одну и ту же фазовую последовательность и может быть обработан независимо.

[0046] На верхнем графике на фиг. 3 изображена последовательность 160 передаваемых импульсов одинаковой ширины t, следующих с периодичностью Т. Эта последовательность 160 может соответствовать передаваемым сигналам от передатчика 101 (например, от преобразователя сигнала 110) (см. фиг. 1).

интервал, в течение которого передается каждый импульс в последовательности 160, можно рассматривать как промежуток передачи. Каждый импульс может иметь постоянную фазу Φ(n) для соответствующего импульса, но фаза может отличаться от импульса к импульсу в соответствии с заданной последовательностью.

[0047] На среднем графике на фиг. 3 изображены

интервалы 162, в течение которых приемник 102 может работать без помех от передатчика 101 (см. фиг. 1). Эти интервалы 162, например, соответствуют тем промежуткам времени, в течение которых не осуществляется передачи импульсов последовательности 160, и представляют собой промежутки приема. Каждый из интервалов 162 может соответствовать приему селекторного импульса дальности G1, G2, или G3. Каждый из этих селекторных импульсов дальности может соответствовать, например, дальности объекта от комбинации преобразователей сигнала 110 и 113 (см. фиг. 1). Первая дальность по отношению к этим преобразователям сигнала может быть короче, чем вторая и третья дальности, а вторая дальность по отношению к преобразователю сигнала 113 может быть короче, чем третья дальность.

[0048] На нижнем графике на фиг. 3 изображена результирующая свертка 164 между периодом приема, связанным с

интервалами 162, и периодом передачи, связанным с последовательностью 160. Эта свертка 164 может иллюстрировать дальностную чувствительность системы 100 (см. фиг. 1).

[0049] Таким образом, как можно видеть, система 100 (и (или) система 500-см. фиг. 5) может быть выполнена с возможностью генерирования импульсов, перемежаемых

интервалами, длящимися между передаваемыми импульсами, что составляет совокупность длительностей каждого передаваемого импульса. Любая из систем 100, 500 может быть выполнена с возможностью приема принимаемых импульсов во промежутке между следующими друг за другом передаваемыми импульсами для некоторой совокупности селекторных импульсов, каждый из которых имеет длительность, соответствующую длительности передаваемых импульсов.

[0050] На фиг. 4 изображена последовательность импульсов для бистатического или мультистатического режима работы, которая может быть подходящей для введения в систему 100 (см. фиг. 10). На верхнем графике на фиг. 4 изображена последовательность 170 передаваемых импульсов одинаковой ширины t, следующих с периодичностью Т. Эта последовательность 170 может иметь место в течение

промежутка передачи и соответствовать передаваемым сигналам от передатчика 101 (например, от преобразователя сигнала 110) (см. фиг. 1). Каждый импульс может иметь постоянную фазу Φ(n) для соответствующего импульса, но фаза может отличаться от импульса к импульсу в соответствии с заданной последовательностью. Передаваемые импульсы (или импульсы передатчика) последовательности 170 могут быть соприкасающимися, с отдельными постоянными фазами в течение каждого интервала t. В примере, иллюстрируемом на фиг. 4, упомянутый интервал t равен величине периодичности Т следования импульсов.

[0051] На среднем графике на фиг. 4 изображены

интервалы 172, которые могут быть приняты в течение заданного временного промежутка приема, соответствующих промежутку передачи последовательности 170. На нижнем графике на фиг. 4 изображена результирующая свертка 174 промежутка приема, связанного с интервалами 172, и временными промежутками передачи, связанными с последовательностью 170. Эта свертка 174 может иллюстрировать дальностную чувствительность системы 100 (см. фиг. 1).

[0052] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых известно приблизительное расстояние между представляющим интерес отражающим объектом и передатчиком (например, преобразователем сигнала 110), передающим передаваемые импульсы. Система может быть выполнена с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы в непрерывном режиме в течение некоторого первого временного промежутка, который короче, чем временной промежуток для передаваемых импульсов, отправленных к представляющему интерес отражающему объекту, и отраженных передаваемых импульсов, следующих от этого представляющего интерес отражающего объекта к приемному электронному устройству, и по истечении упомянутого первого

промежутка принимать принимаемые импульсы в течение некоторого второго промежутка, имеющего по меньшей мере такую же длительность, что и первый промежуток. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых система выполнена с возможностью игнорировать любые принимаемые импульсы, принятые в течение первого временного промежутка.

[0053] На прилагаемых чертежах с фиг. 2 по фиг. 4 передаваемые импульсы имеют прямоугольную форму. Однако в других вариантах осуществления предлагаемого изобретения эти передаваемые импульсы могут быть не прямоугольной формы. Передаваемым импульсам может быть придана другая форма, которая, например, может сократить требуемый спектральный диапазон сигнала.

[0054] Генерирование множественных передаваемых импульсов в системе 100 (см. фиг. 1) может включать задание системой 100 фаз последовательных передаваемых импульсов согласно квадратному уравнению. В частности, фазовая последовательность (например, фазово-кодированная последовательность импульсов, производимых передатчиком 101) может содержать общую квадратичную последовательность, такую как квадратичная последовательность, описываемая уравнением (1), где n - это текущий номер передаваемых импульсов.

Упомянутая общая квадратичная последовательность может быть применена как к передаваемым, так и принимаемым сигналам (или колебательным сигналам), при этом n может быть текущим номером передаваемых импульсов, М может быть целым числом, не имеющим общих сомножителей с N, а в базовом случае М=1, что же касается констант а, b и с, то они могут быть выражены в единицах фазы, таких как радианы, градусы, или другие единицы измерения углов в интервале [0, 2π], за пределами которого последовательность Φ(n) «сворачивается» обратно, если рассматривать по модулю один оборот фазы. Φ может быть фазой в радианах, а n может представлять собой порядковый номер соответствующего импульса длительностью t и может быть целым числом от 1 до N, где N может быть целым числом, равным количеству импульсов в последовательности.

[0055] Если смеситель принимающей системы (например, смеситель 116) выполнен таким образом, что фаза сложной временной серии при данном временном интервале n - это фаза генератора фазовой последовательности промежуточной частоты 103 минус фаза принятого (или принимаемого) сигнала на выходе из фильтра промежуточной частоты 117, и тогда чистая фазовая модуляция, примененная к отраженному сигналу при задержке дальности r и время n+r, выраженное в единицах Т, единственно за счет повторяющегося применения фазовой последовательности, может быть определена уравнением (2):

Первое слагаемое в правой части уравнения (2) (то есть, Φ(n+r)) может представлять фазу локального генерирования (например, как в рассматриваемом примере, фаза генератора фазовой последовательности промежуточной частоты 103) в момент времени n+r, когда был принят отраженный сигнал. Второе слагаемое в правой части уравнения (2) (то есть, Φ(n)) может представлять фазу передатчика, когда передавался импульс (например, от преобразователя сигнала 110) в момент времени n. Эта последовательность фаз может отличаться и быть уникальной для разных значений М в интервале [1, N], при этом N - простое число, а а=π/N радиан. Эта разница может быть развернута с помощью уравнения (1), результатом чего становится уравнение (3). Должно быть понятно, что для определения разницы фаз могут быть использованы другие фазы в последовательности, и эта фаза или фазы отличались бы от одной или от обеих из фаз передачи и приема.

[0056] Упомянутые слагаемые, не изменяющиеся с n, могут производить фазовые сдвиги, не изменяющиеся во времени, и ими можно пренебречь. Отраженный сигнал от дальности r может проявлять фазовый сдвиг, который за временной интервал T возрастает на величину 2Маr при возрастании величины n от n до n+1, что может быть эквивалентно сдвигу частоты F при дальности r, описываемому уравнением (4):

Упомянутый частотный сдвиг F(r) может быть интерпретирован по модулю 1/Т Гц. Таким образом, отраженные сигналы от каждого дальностного интервала

ширины Т могут быть линейно и дискретно перенесены в соответствующий частотный интервал в спектре сложной серии на выходе из квадратурного демодулятора 118.

[0057] Интервал дискретизации упомянутой сложной

серии составляет T секунд, поэтому однозначный частотный диапазон спектра может быть ограничен до 1/T Гц, и спектральный сдвиг F может быть интерпретирован по модулю 1/T Гц. Частотный сдвиг может нарастать линейно при номере селекторного импульса r для М=1, поэтому максимальная величина r может быть определена решением для такой величины r, которая производит на интервале T фазовый сдвиг 2π радиан. Для случая, когда М=1, решение для величины r, которая может производить частотный сдвиг, равный 1/T Гц, эквивалентный 2π радиан на интервал дискретизации T, как показано в уравнении (5) для случая, когда передатчик и приемник находятся относительно отражающего объекта или цели на одном и том же расстоянии:

При длине последовательности повторяющихся импульсов N

[0058] В таком случае

промежуток задержки при передаче туда и обратно, соответствующий максимальной дальности, равен NT, за пределами которого отраженные сигналы могут сворачиваться до более низких спектральных диапазонов, и количество селекторных импульсов дальности может быть равно N. величины целого числа М могут не изменять максимальную однозначную дальность, а просто изменять порядок дальностей в частотном спектре.

[0059] Сигналы, отраженные от объекта, могут иметь не только частотный сдвиг, обусловленный фазовой последовательностью, выраженной уравнением (4), но могут также иметь допплеровские частотные сдвиги, обусловленные перемещением объекта относительно преобразователей сигнала (например, преобразователей сигнала 110, 113) или антенны (например, антенны 508 - см. фиг. 5), а также они могут иметь разброс частот, обусловленный внутренними перемещениями в объекте. При величине коэффициента а, установленного на π/N радиан, возвратный импульс от каждого дальностного интервала r может быть однозначным, если допплеровский сдвиг частоты этого возвратного импульса попадает в спектральное окно, ширина которого равна dF и которое центрировано на частоте F, интерпретированной по модулю 1/Т Гц, где dF определяется из уравнения (8):

[0060] При таком решении величина а может быть выбрана таким образом, чтобы был установлен максимальный дальностный интервал, и таким образом установлен ограниченный диапазон однозначной скорости.

[0061] Как будет обсуждаться ниже, и как можно видеть на прилагаемых чертежах, нарушения этого строго интервала однозначной скорости могут быть согласованы. Перенос дальности объекта, допплеровский сдвиг и ширина спектра являются линейными, так что обеспечена возможность достоверного представления всех особых признаков спектра объекта в перенесенном спектре. В случаях, когда отраженный от объекта сигнал очень широк и намного смещен от строго однозначного положения отраженного от объекта сигнала, но этот отраженный от объекта сигнал не перекрывает спектров отраженных сигналов от других значений дальности, параметры объекта могут быть выведены непосредственно из спектра. Но если отраженный от объекта сигнал частично или полностью перекрыт спектрами других объектов, то может все же остаться возможность восстановления параметров этого отраженного от объекта сигнала. Эта возможность обусловлена способностью параметра М изменять спектральный порядок.

[0062] Целочисленный параметр М в уравнении (1), являющийся множителем фазовых сдвигов, может быть применен к каждому передаваемому и принимаемому импульсу. Например, если М=-1, то фазовые сдвиги, примененные к этим передаваемым и принимаемым импульсам, могут быть отрицательными, и порядок дальности в спектре может быть обращен (например, спектр по модулю 1/T Гц может считаться от нуля до +1/T Гц, при этом дальность следует по частоте в обратном порядке). Например, если имеет место большое число последовательных селекторных импульсов дальности со спектрами отраженных от объекта сигналов, каждый из которых имеет допплеровский сдвиг, превышающий предел, предлагаемый приведенным выше уравнением (8), но эти спектры не имеют серьезных или существенных наложений, то может быть невозможно или трудно точно определить истинные значения дальности, соответствующие спектральным пикам от одного набора данных (например, от одной сложной временной серии, производимой модулятором 118). Однако при получении другого набора данных с М=-1 знак отношения между допплеровским сдвигом и частотным сдвигом, обусловленным фазовой последовательностью, может быть обращен, что может обеспечить дополнительные степени свободы для периодического изменения истинного диапазона для каждого особого признака спектра.

[0063] Кроме того, при

величинах М, не имеющих общих сомножителей с N, возможно полное переупорядочение соотношения между частотой и дальностью. Например, при таких величинах М возможно следующее из этого разделение отстоящих, широких и перекрывающихся особых признаков спектра путем переноса этих параметров в другие области спектра в положения, где они отделены друг от друга. Если они не разделены, то эти параметры могут перекрываться друг с другом, и точное решение может быть невозможно или затруднено. Например, при М=7 каждый селекторный импульс дальности в спектре может быть помещен на частоте, в семь раз превышающей номинальное отстояние сигнала дальности от соседних отраженных сигналов соответствующего селекторного импульса дальности по модулю максимальной частоты 1/T Гц. Таким образом, группа тесно примыкающих широких параметров может быть разделена семикратной величиной спектрального окна, номинально разрешенного для каждого селекторного импульса. Соотношение между частотой и дальностью может быть полностью переупорядочено с помощью целочисленных значений М, не имеющих общих сомножителей с N, поэтому может быть обеспечено преимущество, если N - простое число.

[0064] В результате такого переупорядочения дальности относительно частоты обеспечена возможность восстановления истинных величин дальности, допплеровского сдвига, ширины спектра и (или) других особых признаков спектра даже в случаях спектральных параметров, которые плотно упакованы, очень широки и (или) имеют большой допплеровский сдвиг. В некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения обеспечена возможность восстановления истинных величин дальности, допплеровского сдвига, ширины спектра и (или) других особых признаков спектра при условии, что плотно упакованные спектральные параметры, относительно широкие спектральные параметры и (или) спектральные параметры, имеющие большие допплеровские сдвиги влияют только на меньшинство селекторных импульсов дальности.

[0065] Должно быть понятно, что квадратичные фазовые последовательности того типа, который охарактеризован уравнением (1), часто используют в радиолокационных станциях со сжатием импульсов с согласующимися фильтрами, в которых последовательности импульсов всегда обрабатываются группами по N импульсов, чтобы использовать преимущество ортогонального характера последовательностей. Однако в системах и способах, раскрываемых в предлагаемом изобретении, может не использоваться последовательность импульсов иным образом, кроме изменения порядка диапазонов данных, путем обработки данных со спектрами, производимыми расширенными наборами данных произвольной длины, а не ограниченных количествами, кратными N. Данные, производимые спектры и (или) наборы данных могут быть ограничены окнами для улучшения спектрального разрешения и динамического диапазона спектров.

[0066] Пример этого технического решения рассмотрен в настоящем описании ниже при описании одного из предпочтительных вариантов осуществления предлагаемого изобретения, имеющего дело с микроволновым диапазоном.

[0067] На фиг. 5 изображена блок-схема одного из вариантов осуществления микроволновой дальнометрической допплеровской радиолокационной системы или приемопередатчика, который в целом обозначен позицией 500. На метеорологических радиолокационных станциях отражающие объекты обычно называют целями, что является пережитком старых версий радиолокационных станций. Таким образом, далее в описании термин «цель» будет считаться синонимом термина «отражающий объект».

[0068] Передающая часть радиолокационной системы 500 может содержать генератор 501 колебательного сигнала промежуточной частоты, местный гетеродин 502 радиочастоты, смеситель 503, радиочастотный фильтр 504, радиочастотный усилитель 505, циркулятор 506, направленный соединитель 507 и преобразователь сигнала в виде антенны 508. Приемный тракт радиолокационной системы 500 может содержать антенну 508, соединитель 507, циркулятор 506, малошумящий усилитель 509, смеситель 510, один или большее число цифровых приемников 511 промежуточной частоты и цифровой процессор обработки сигналов 512. Канал отбора передатчика радиолокационной системы 500 может содержать направленный соединитель 507, смеситель 513 и цифровой приемник 514 промежуточной частоты.

[0069] Согласно одному из вариантов осуществления радиолокационной системы с двойной поляризацией, радиолокационная система 500 целиком или частично может быть дублирована с целью создания второго канала поляризации.

[0070] Радиолокационная система 500 может быть приемопередатчиком, в котором одна и та же антенна использована и для передачи и для приема. Радиолокационная система 500 может содержать передатчик и приемник, которые имеют общий сигнал промежуточной частоты, генерируемый местным гетеродином 502 радиочастоты. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых использованы отдельные передатчики и приемники. Эти отдельные передатчики и приемники могут быть расположены как в одном и том же месте, так и в разных или удаленных друг от друга местах.

[0071] Передающая часть радиолокационной системы 500, называемая также первым электронным устройством, может быть выполнена с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы 516, имеющих общую первую частоту для передачи в среде передачи 518, модулированную разными фазами передачи с целью определения по меньшей мере одного параметра одной или большего числа отражающих целей 520. Упомянутая цель 520 может находиться в среде передачи 518, которая в случае метеорологической радиолокационной станции представляет собой атмосферный воздух. Цели 520 могут отражать по меньшей мере один импульс из переданной последовательности импульсов 516. Передающая часть этой радиолокационной системы может содержать генератор 501 колебательного сигнала промежуточной частоты. Этот генератор 501 колебательного сигнала промежуточной частоты выполнен с возможностью генерировать импульсные колебательные сигналы с постоянной частотой следования импульсов и постоянной шириной импульсов на одной или большем числе промежуточных частот. Описываемый ниже генератор 501 колебательного сигнала выполнен с возможностью модулировать фазу колебательных сигналов. Например, генератор 501 колебательного сигнала может модулировать фазу радиочастотного выходного колебательного сигнала с помощью радиочастотного местного гетеродина 502 по принципу «импульс за импульсом», на каждой промежуточной частоте независимо, в соответствии с квадратичной фазовой последовательностью, охарактеризованной уравнением (1), и (или) отдельными значениями целочисленной константы М, использованной на разных несущих сигналах. Такая модуляция может обеспечить для системы 500 возможность определять номинальную однозначную дальность и номинальный однозначный допплеровский сдвиг от одной или большего числа целей.

[0072] Импульсные колебательные сигналы (или импульсы промежуточной частоты), производимые генератором 501, могут подаваться на смеситель 503. Эти импульсы промежуточной частоты в смесителе 503 могут комбинироваться с радиочастотным сигналом, производимым радиочастотным местным гетеродином 502 для создания передаваемого или управляющего сигнала в микроволновом диапазоне. Этот управляющий сигнал в микроволновом диапазоне перед подачей на усилитель 505 может быть отфильтрован фильтром 504. Упомянутый усилитель 505 выполнен с возможностью усиливать управляющий сигнал и подавать его на циркулятор 506. Циркулятор 506 затем может подавать этот управляющий сигнал на направленный соединитель 507. Этот направленный соединитель 507 выполнен с возможностью подавать управляющий сигнал на антенну 508. Антенна 508 затем передает последовательность передаваемых импульсов, соответствующих этому управляющему сигналу.

[0073] На направленном соединителе 507 предусмотрен канал выборки, который выполнен с возможностью осуществлять выборку выходящих импульсов (например, передаваемых импульсов 516, соответствующих управляющим сигналам), которые должны быть поданы на смеситель 513, вместе с радиочастотным сигналом, производимым местным гетеродином 502. Смеситель 513 выполнен с возможностью производить смешанный сигнал отбора промежуточной частоты из управляющих сигналов от направленного соединителя 507 и радиочастотного сигнала от местного гетеродина 502. Упомянутый смешанный сигнал отбора промежуточной частоты может выходным сигналом смесителя 513. Этот смешанный сигнал отбора промежуточной частоты может быть подан на вход цифрового приемника 514 промежуточной частоты для создания, факультативно, сигналов коррекции предыскажением. Эти сигналы коррекции предыскажением из цифрового приемника 514 промежуточной частоты могут подаваться на генератор 501 колебательного сигнала промежуточной частоты для генерирования колебательного сигнала промежуточной частоты, улучшающего линейность радиочастотного усилителя 505.

[0074] Когда радиолокационная система 500 генерирует множественные радиочастотные несущие сигналы, из-за интермодуляционного искажения сигнала в радиочастотном усилителе 505 могут порождаться нежелательные несущие сигналы. Этого можно избежать, если использовать множественные (параллельные) комплекты генераторов 501 колебательного сигнала, смесителей 503, фильтров 504 и усилителей 505 (на фиг. 5 вместе могут быть охарактеризованы как радиочастотный генератор колебательного сигнала и обозначены позицией 524) и суммировать выходные сигналы множественных усилительных блоков в высоколинейном пассивном смесителе 526 (на фиг. 5 изображен пунктиром). Затем выходной сигнал смесителя 526 может быть отправлен на циркулятор 506. При таком подходе может быть обеспечена возможность использовать высокоэффективные насыщенные усилители 505, которые при ином использовании в архитектуре фиг. 5 могли бы стать причиной серьезных или избыточных интермодуляционных искажений, обусловленных нежелательными избыточными боковыми полосами частот на множественных выходных несущих сигналах, и тем самым причиной возможных паразитных сигналов в спектре принимаемого сигнала.

[0075] Приемная часть системы 500, называемая также вторым электронным устройством, может быть выполнена с возможностью принимать отраженные импульсы 522, производимые при отражении множественных передаваемых импульсов 516 от каждой из одной или большего числа целей 520. Антенна 508 выполнена с возможностью принимать один или большее число принимаемых импульсов 522, производимых при отражении множественных передаваемых импульсов 516 от каждой из одной или большего числа целей 520. Приемная часть системы 500 может содержать также направленный соединитель 507, циркулятор 506, малошумящий усилитель 509, смеситель 510, местный гетеродин 502 и (или) цифровой приемник 511 промежуточной частоты. Импульсы (или сигналы) 522, принимаемые антенной 508 могут проходить через направленный соединитель 507 и подаваться на циркулятор 506, где эти принимаемые импульсы могут проходить на малошумящий усилитель 509. Этот малошумящий усилитель 509 выполнен с возможностью подавать усиленные принимаемые импульсы на смеситель 510. Радиочастотный сигнал, производимый местным гетеродином 502, может также подаваться на смеситель 510, выполненный с возможностью смешивать принимаемые импульсы с радиочастотным несущим сигналом для формирования сигнала промежуточной частоты, представляющего фазы принимаемых импульсов. Упомянутый сигнал промежуточной частоты может вводиться в цифровой приемник 511 промежуточной частоты.

[0076] Цифровой приемник 511 промежуточной частоты, описываемый ниже, выполнен с возможностью принимать и преобразовывать в цифровую форму один или большее число каналов промежуточной частоты отраженных сигналов. Этот цифровой приемник 511 промежуточной частоты выполнен также с возможностью фильтровать каждый из этих каналов, чтобы установить частотный диапазон сигнала. Кроме того, цифровой приемник 511 промежуточной частоты выполнен с возможностью модулировать фазу каждого импульса промежуточной частоты в каждом канале независимо в соответствии с квадратичной последовательностью, определенной уравнением (1). Кроме того, цифровой приемник 511 промежуточной частоты выполнен с возможностью демодулировать сигнал промежуточной частоты до уровня совокупного основного диапазона (или

серии). Кроме того, цифровой приемник 511 промежуточной частоты выполнен с возможностью вывода временной серии совокупного основного диапазона на цифровой процессор обработки сигналов 512.

[0077] Упомянутый цифровой процессор обработки сигналов 512 может быть выполнен с возможностью получать из последовательности модулированных принимаемых импульсов первый сложный частотный спектр сигнала, представляющий соотношение между фазой передачи и фазой приема каждого принимаемого импульса 522. Этот цифровой процессор обработки сигналов может быть выполнен, например, с возможностью определять из упомянутого первого сложного частотного спектра сигнала по меньшей мере один параметр цели, которая отразила переданные импульсы. Цифровой процессор обработки сигналов 512 может быть выполнен, например, с возможностью осуществления одной или большего числа математических операций, таких как описаны ниже, с целью определить одно или большее число свойств цели, таких как дальность, интенсивность, скорость и (или) другие спектральные характеристики из

серии совокупного основного диапазона. Получаемые результаты могут затем выводиться, например, на графический пользовательский интерфейс для оператора радиолокационной станции, а также вводиться в базу данных. Цифровой процессор обработки сигналов 512 может быть реализован на логической микросхеме, программируемой в условиях эксплуатации с помощью программного обеспечения, или же в другом подходящем виде.

[0078] На фиг. 6 в качестве примера изображена блок-схема генератора 501 колебательного сигнала промежуточной частоты. Этот генератор 501 колебательного сигнала промежуточной частоты может содержать синтезатор 601 колебательного сигнала, блок вычисления предыскажения 602, квадратурный цифро-аналоговый преобразователь 603, квадратурный повышающий преобразователь-смеситель 604 одной боковой полосы, квадратурный местный гетеродин 605 промежуточной частоты и фильтр 606 промежуточной частоты.

[0079] Упомянутый синтезатор 601 колебательного сигнала выполнен с возможностью управления им по времени и с помощью управляющих сигналов, принимаемых от цифрового приемника 514 промежуточной частоты (см. фиг. 5). Упомянутые управляющие сигналы, принимаемые от цифрового приемника 514 промежуточной частоты, могут устанавливать один или большее число параметров импульсов, это такие параметры, как частота следования импульсов, ширина импульса и (или) частоты несущего сигнала. Синтезатор 601 колебательного сигнала выполнен с возможностью принимать управляющие сигналы от факультативно используемого блока вычисления предыскажения 602. Упомянутый блок вычисления предыскажения 602 выполнен с возможностью отвечать на передаваемую выборку и совпадающие по фазе и (или) квадратурные данные, принимаемые от цифрового приемника 514 промежуточной частоты для формирования управляющих сигналов, представляющих изменения в синтезируемых совпадающего по фазе и (или) квадратурного колебательного сигнала, производимого синтезатором 601 колебательного сигнала. Этот синтезатор 601 колебательного сигнала может потом отвечать на эти управляющие сигналы с целью осуществления коррекции предыскажением для улучшения линейности радиочастотного усилителя 505 (см. фиг. 5). Синтезатор 601 колебательного сигнала выполнен с возможностью генерировать несущие сигналы на выбранной частоте, обычно путем прямого цифрового преобразования хранимых или создаваемых колебательных сигналов, а также посылать несущие сигналы в квадратурной форме на цифро-аналоговый преобразователь 603.

[0080] Аналоговый выходной сигнал от цифро-аналогового преобразователя 603 может затем быть подан на смеситель 604 одной боковой полосы для преобразования аналогового сигнала с повышением частоты до промежуточной. Другой входной сигнал смесителя 604 одной боковой полосы может быть предоставлен квадратурным местным гетеродином 605 промежуточной частоты, так что от повышающего преобразователя-смесителя 604 одной боковой полосы может быть получен выходной сигнал одной боковой полосы. Выходной сигнал одной боковой полосы от смесителя 604 одной боковой полосы затем может быть отфильтрован с помощью фильтра 606 промежуточной частоты для повышающего преобразования до радиочастоты с помощью смесителя 503 (см. фиг. 5).

[0081] Если для линеаризации усилителя мощности 505 радиолокационной станции предусмотрено использование цифрового предыскажения, то выборка выходного сигнала усилителя 505, преобразованного с помощью цифрового приемника 514 промежуточной частоты в сложную

серию основного диапазона, может быть пропущена к блоку вычисления предыскажения 602. Выходной сигнал блока 602 может пройти на синтезатор 601 колебательного сигнала в виде поправок к колебательному сигналу, созданному синтезатором 601 колебательного сигнала.

[0082] На фиг. 7 в качестве примера изображена блок-схема цифрового приемника промежуточной частоты, который в целом обозначен позицией 700. Этот цифровой приемник 700 промежуточной частоты может быть примером осуществления любого из цифровых приемников 509 или 511 промежуточной частоты. Цифровой приемник 700 промежуточной частоты может содержать фильтр 701 промежуточной частоты, высокоскоростной аналогово-цифровой преобразователь 702, один или большее число цифровых фильтров 703 промежуточной частоты, комплексный прореживающий элемент 704 и поканальный управляющий модуль 705.

[0083] Аналоговый сигнал промежуточной частоты от смесителя 510 или 513 (см. фиг. 5) может быть отфильтрован с помощью фильтра 701 промежуточной частоты и преобразован в цифровой формат с помощью высокоскоростного аналогово-цифрового преобразователя 702. Преобразованный цифровой выходной сигнал от преобразователя 702 может быть пропущен параллельно одному или большему числу цифровых фильтров 703 промежуточной частоты, таких как фильтры 703-1, 703-2, … 703-k, чтобы установить окончательный радиочастотный диапазон радиолокационной системы 500 (см. фиг. 5) для каждого радиочастотного канала, такого как обозначенные на фиг. 7 каналы 1, 2, … k, где k может быть целым числом, соответствующим количеству использованных каналов. Цифровые фильтры 703 могут быть реализованы аппаратными средствами, с помощью встроенного программного обеспечения («зашитых» программ) и (или) с помощью хранимого программного обеспечения.

[0084] Каждый канал промежуточный частоты выполнен с возможностью принимать входящий фазовый управляющий сигнал от генератора 501 колебательного сигнала промежуточной частоты (см. фиг. 5). Этот входящий фазовый управляющий сигнал может быть частично основан на данных, генерируемых фазовым управляющим модулем или другим системным управляющим устройством.

[0085] Выход каждого цифрового фильтра 703 промежуточной частоты может быть соединен с комплексным прореживающим элементом 704. Упомянутый комплексный прореживающий элемент 704 может быть реализован аппаратными средствами, с помощью встроенного программного обеспечения («зашитых» программ) и (или) с помощью хранимого программного обеспечения. Фаза принимаемого сигнала может быть отрегулирована в каждом канале независимо в соответствии с квадратурной фазовой последовательностью, описываемой ниже, с использованием данных, предоставляемых фазовому управляющему модулю 705. Эта функция может выполняться соответствующим цифровым фильтром промежуточной частоты, соответствующим комплексным прореживающим элементом, или отдельным блоком регулирования фазы.

[0086] В комплексном прореживающем элементе (или ступени) 704 цифровая последовательность в каждом канале может быть прорежена с целью получения комплексного выходного сигнала в основном частотном диапазоне для передачи на цифровой процессор обработки сигналов 512 (см. фиг. 5).

[0087] Упомянутый цифровой процессор обработки сигналов 512 может быть реализован в виде любой подходящей цифровой системы обработки данных, такой как цифровая система обработки данных на логической микросхеме, программируемой в условиях эксплуатации, или стандартное высокоскоростное компьютерное аппаратное обеспечение с алгоритмами, определенными в математических терминах и реализованными с помощью встроенного программного обеспечения («зашитых» программ) или с помощью хранимого программного обеспечения.

[0088] Генерирование сигналов в микроволновом диапазоне и (или) прием этих сигналов могут быть облегчены, если обеспечены желаемые свойства сигналов, такие как низкий фазовый шум, широкий динамический диапазон и низкое интермодуляционное искажение, типичных для радиолокационных систем с высокими стандартами построения.

[0089] Система 100 или 500 выполнена с возможностью во время работы генерировать один или большее число каналов с постоянной частотой следования радиочастотных импульсов, фазы которых модулированы квадратичной последовательностью, заданной уравнением (1), при этом коэффициенты М и а специфичны для рабочих параметров с образованием номинальных однозначных интервалов дальности и скорости согласно уравнениям (6)-(8). Множественные каналы данных могут быть получены последовательно во времени на множественных радиочастотных несущих сигналах и (или) на ортогональных поляризациях.

[0090] Отраженные сигналы от целей радиолокационной станции могут быть получаемы как одной и той же антенной, так и отдельными антеннами. Эти отраженные сигналы могут быть существенно модулированы квадратичной фазовой последовательностью, идентичной той, которая использована для модулирования каждого соответствующего канала передачи (хотя, возможно, со смещением по времени), с целью генерирования для каждого канала временную серию комплексных выборок, которая может быть преобразована с помощью преобразования Фурье (или другим подходящим способом) для получения сложного частотного спектра сигнала для каждого канала. Смысл фазовой модуляции после приема может быть таким, что общий фазовый сдвиг, испытываемый данной приемной выборкой, равен разнице между фазовой модуляцией, приложенной к сигналу, представляющему фазу принимаемого импульса во время приема, и фазовой модуляцией, приложенной к передаваемому импульсу во время передачи, как показано в уравнении (2).

[0091] Благодаря свойствам используемых конкретных квадратичных фазовых последовательностей получаемый таким образом частотный спектр для каждого канала может повторять истинный радиочастотный спектр всех целей. Спектр сигналов каждой цели может быть взвешен соответствующей ему амплитудой. Спектр каждой цели может быть сдвинут соответствующим ему допплеровским сдвигом, а также дополнительно сдвинут на определенную (или предварительно заданную) частоту на каждый селекторный импульс дальности, как определено уравнением (4). При таком решении, если по оси абсцисс отложить частоту, а по оси ординат - спектральная интенсивность, то горизонтальная ось будет представлять дальность при проведении графика индивидуального спектра каждого селекторного импульса дальности и спектр, сдвинутый от номинального местоположения на величину допплеровского сдвига, который имеет место при этой дальности.

[0092] Хотя и дальше устройства, системы и способы согласно предлагаемому изобретению в их предпочтительных вариантах осуществления будет описываться здесь на примере метеорологической радиолокационной станции для случая распределенных целей, должно быть понятно, что описываемые здесь устройства, системы и способы могут иметь применения также для других типов радиолокационных станций или целей, других типов электромагнитной или неэлектромагнитной эхо-дальнометрии с использованием как когерентных волн, так и некогерентных волн с когерентной модуляцией, а также к различным комбинациям бистатических и мультистатических конфигураций.

[0093] Далее описываются различные способы определения и (или) параметризации отраженных от целей сигналов, характеризуемых допплеровскими частотными сдвигами и (или) допплеровскими спектрами для разных ситуаций. Один или большее число из этих способов могут быть одной или большим числом альтернатив обработки частотной области (или быть включенными в такие альтернативы) для свернутых по дальности радиолокационных данных. Эти способы могут быть осуществлены с помощью одного или большего числа устройств (например, систем 100 и (или) 500) и (или) процессов, описанных выше (например, путем генерирования первого частотного спектра сложного сигнала). На фиг. 8, фиг. 10, фиг. 12, фиг. 16 и фиг. 20 изображены структурные схемы программ, реализующих примеры осуществления таких способов, и могут соответствовать встроенным («зашитым») программам и (или) хранимым программам. На фиг. 9, фиг. 11, фиг. 13 - фиг. 15, фиг. 17 - фиг. 19 и фиг. 21 - фиг. 23 изображены графики, иллюстрирующие представительные примеры различных стадий этих способов.

[0094] В дальнейшем описании операция формирования спектра может быть выполнена любым известным специалистам соответствующего профиля способом, в том числе путем формирования энергетического спектра взятием возведенной в квадрат абсолютной величиной преобразования Фурье совпадающих по фазе и (или) квадратурных последовательностей данных основного диапазона, надлежащим образом ограниченных окном с целью увеличения динамического диапазона и разложения спектра, при этом длина последовательности данных выбрана в качестве подходящей для измерений независимо от величины константы N.

[0095] В дальнейшем описании операция определения спектральных параметров может относиться к характеризации спектральных пиков в отношении дальности отраженного сигнала, интенсивности отраженного сигнала, допплеровского сдвига отраженного сигнала, ширины спектра отраженного сигнала и (или) любых других спектральных параметров отраженного сигнала, которые могут быть сочтены полезными. Эта процедура оценки спектра может использовать один или большее число следующих приводимых в качестве примера наборов данных (А)-(Г), помимо прочего, для характеризации спектра для каждого селекторного импульса дальности:

(А) Стробированный участок общего спектра, ограниченный областью вокруг одного селекторного импульса дальности. Такой участок спектра может содержать один пик, пик с наложенным пиком от помех, два смешанных пика и (или) более сложные характеристики. Извлечение параметров из пиков энергетического спектра может осуществляться прямой мгновенной оценкой путем подгонки спектральных характеристик под гауссову или параболическую кривые по методу наименьших квадратов и нелинейному методу наименьших квадратов, а также с помощью многочисленных других приемов.

(Б) Обратное преобразование Фурье такого стробированного участка энергетического спектра, что равно автоковариационной функции этого стробированного участка энергетического спектра. Для параметризации спектров от их автоковариационных функций, в том числе алгоритма импульсной пары и различных типов многополюсных спектральных оценок могут быть использованы многие приемы.

(В) Для каждого селекторного импульса дальности обратное преобразование Фурье стробированного участка комплексного преобразования Фурье завершенной

серии. Подходящее окно стробирования может ограничить область сложного спектра серии, содержащей один конкретный селекторный импульс, обратное преобразование Фурье которого равно серии при разрешении Т, что может обеспечить возможность использования различных приемов параметризации спектральных характеристик в данном селекторном импульсе от такой серии.

(Г) Стробированный участок минимального спектра, такого как в качестве примера изображен на фиг. 18. Это может быть обработано таким же способом, каким мог бы быть обработан изолированный пик, с учетом понижения интенсивности сигнала с помощью функции минимизации.

[0096] На фиг. 8 в качестве примера изображена структурная схема способа (или алгоритм), обозначенного в целом позицией 800. Способ 800 может быть использован, например, в первой ситуации, в которой ширина спектра отраженного от объекта сигнала может быть меньше, чем dF в уравнении (8), и абсолютная величина допплеровского сдвига отраженного сигнала может быть меньше dF/2. В этой первой взятой для примера ситуации истинная дальность может не быть неоднозначной (например, может быть однозначной). Однако же в некоторых вариантах осуществления способ 800 может быть использован в других ситуациях.

[0097] Способ 800 может включать стадию 802, которая состоит в задании одного или большего числа параметров формирования. Стадия 802 может включать, например, задание частоты следования импульсов из последовательности импульсов, подлежащих передаче, задание максимальной дальности этих импульсов (например, задание одной или обеих из величин N и T), задание ширины одного или большего числа селекторных импульсов, которые могут быть включены в один или большее число импульсов, и (или) задание значения М, равного некоторой первой целочисленной величине. Например, на стадии 802 задать значение М, равное +1, может быть осуществлено системой 500 (или с ее помощью).

[0098] Способ 800 может включать стадию 804, которая состоит в получении набора данных и формирования спектра. На стадии 804, например, первое электронное устройство системы 500 выполнено с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы, имеющие общую первую частоту, модулированные разными фазами передачи. Второе электронное устройство системы 500 выполнено с возможностью принимать отраженные импульсы, возникающие при отражении множественных передаваемых импульсов одной или большим числом целей 520. Это второе электронное устройство выполнено с возможностью осуществлять фазовую модуляцию принимаемого сигнала, представляющего фазу принимаемых отраженных импульсов, фазой приема, которая соответствует фазе генерируемого в данный момент передаваемого импульса. Приемник выполнен с возможностью получать из модулированных принимаемых сигналов первого сложного частотного спектра сигнала, пример такого спектра в целом обозначен позицией 900 на фиг. 9. Спектр 900 может представлять соотношение между фазой передачи и фазой приема каждой последовательности принимаемых импульсов. Спектр 900 может быть описан как ответный сигнал дальности от целей 520, представленный в спектральной форме.

[0099] Способ 800 может включать стадию 806, которая состоит в определении из сформированного спектра по меньшей мере одного параметра первой цели 520. Спектр 900 может представлять собой, например, ответный сигнал дальности для взятой в качестве примера конфигурации из 23 селекторных импульсов дальности (М=1, N=23), при этом цели охвачены всеми этими 23 селекторными импульсами дальности, и допплеровские сдвиги этих целей соответствуют уравнению (8). Штрихами вдоль горизонтальной оси на фиг. 9 показаны номинальные местоположения отраженных сигналов при нулевом допплеровском сдвиге для каждого из селекторных импульсов. Истинная дальность до цели, допплеровский сдвиг, интенсивность отраженного сигнала, ширина спектра отраженного сигнала и другие спектральные характеристики могут быть однозначно измерены на основе этого спектра, как можно видеть из надписей на фиг. 9. Например, система 500 может идентифицировать по меньшей мере первый сегмент спектра дальности, такой как сегмент 902, по меньшей мере с первым локальным частотным максимумом М1 и первой шириной W1 спектра. Упомянутый первый локальный частотный максимум в сегменте 902 может соответствовать интенсивности отраженного сигнала в сегменте 902 (или представлять эту интенсивность). Затем система может определить из сегмента 902 дальность R1, скорость относительно приемного устройства системы (например, антенны 508) и ширины спектра цели на интервале дальности. На стадии 806 система может определить, например, что частота принимаемого отраженного сигнала приблизительно представляет дальность (или расстояние) от приемного устройства до цели. Например, система может определить, что отраженный сигнал, имеющий максимальную интенсивность М1 в сегменте 902, означает дальность R1, соответствующую селекторному импульсу 3. Из дальности R1 и допплеровского сдвига D1 в сегменте 902 система может определить скорость цели (относительно передающего и приемного устройств).

[00100] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых на стадии 806 система определяет один или большее число особых признаков спектра при множественных селекторных импульсах дальности. Например, система может идентифицировать сегменты спектра дальности для каждого из селекторных импульсов дальности 1-23 в спектре 900. Система может идентифицировать локальный максимум и ширину спектра для каждого из этих сегментов. Из каждого сегмента система может определить дальность до цели (например, если в сегменте присутствует связанный с ним отраженный сигнал), силу сигнала, отраженного от цели, скорость цели относительно приемного устройства системы и ширину спектра отраженного от цели сигнала для дальностного интервала, соответствующего этому сегменту.

[00101] Способ 800 может включать стадию 808, которая состоит в определении того, удовлетворены ли условия отраженного сигнала. Например, на стадии 808 система может определить, имеют ли идентифицированные (и (или) параметризированные) на стадии 806 отраженные от цели сигналы соответствующие значения ширины спектра, которые меньше, чем dF в уравнении (8), и соответствующие абсолютные величины допплеровского сдвига, которые меньше, чем dF/2. Если система определит, что условия отраженного сигнала удовлетворены, то способ 800 может быть возвращен на стадию 804 и впоследствии повторен, так чтобы отслеживать цели. Однако если на стадии 808 система определит, что условия отраженного сигнала не удовлетворены, то частота отраженных от цели сигналов в спектре 900 может не представлять истинной дальности (например, один или большее число сегментов могут быть свернуты обратно в спектр и казаться связанными с селекторным импульсом, с которым сегмент на самом деле не связан). Таким образом, если на стадии 808 определено, что условия отраженного сигнала не удовлетворены, то способ 800 может быть возвращен на стадию 802, и система может переустановить или модифицировать параметры формирования (или быть использована для этого), и способ 800 может быть повторен.

[00102] В свете изложенного выше и изображенного на фиг. 8 и фиг. 9, а также изложенного в других частях настоящего описания должно быть понятно, что с помощью некоторой системы и (или) компьютерного программного продукта может быть обеспечено осуществление способа использования волновой энергии, отраженной от одного или большего числа отражающих объектов, для характеризации определенных свойств этих объектов (например, от одного или большего числа отражающих объектов) на основе особых признаков спектра этих отраженных от них (например, от одного или большего числа отражающих объектов) колебательных сигналов. Этот способ может включать операцию генерирования для передачи повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами Т секунд, при этом каждый импульс в последовательности имеет конкретную постоянную фазу согласно квадратичной фазовой последовательности, при этом фаза придана каждому импульсу некотором в первом смысле модуляции.

[00103] Этот способ может включать также операцию модулирования фазы отраженного энергетического сигнала, принятого от одного или большего числа объектов, отражающих передаваемую повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты на протяжении каждого из интервалов приема, с помощью идентичной квадратичной фазовой последовательности с использованием модуляции в некотором втором смысле, противопоставляемом упомянутому первому смыслу модуляции, так что чистая фазовая модуляция, приложенная к энергетическому сигналу, отраженному от конкретного отражающего объекта с конкретной дальностью r, измеренной в дискретных единицах Т времени задержки отраженного импульса при прохождении туда и обратно, может быть разницей между фазой передаваемых импульсов во время их передачи и фазой, приложенной к получаемому энергетическому эхо-сигналу от дальности r в любом смысле этой разницы.

[00104] Предлагаемый способ может дополнительно включать операцию получения из модулированного принимаемого отраженного энергетического сигнала N уникальных и дискретных переносов частоты принимаемого отраженного энергетического сигнала как функции от дальности r до отражающего объекта на величину, кратную 1/NT Гц, и эти переносы частоты могут сохранять спектр принимаемого отраженного энергетического сигнала, образуя в комбинации сложный частотный спектр сигнала.

[00105] Квадратичная фазовая последовательность может быть представлена формулой

где Φ(n) может быть фазой, приданной импульсу, имеющему порядковый номер n. Коэффициент М может быть целочисленной константой, не имеющей общих сомножителей с числом N. Порядковый номер n импульса может быть индексом импульсов в повторяющейся последовательности в интервале от 1 до N. Коэффициент а может быть константой, определяющей повторяющийся интервал фазовой последовательности, если считать по модулю одного оборота фазы, установленной на π/N радиан как единиц измерения фазы. Коэффициенты b и с могут быть константами любой величины.

[00106] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых продуцирование N переносов частоты может включать операцию получения переноса частоты принимаемого отраженного энергетического сигнала как функции дальности r формы Ma(r-i)/NT по модулю 1/T Гц, где индекс i может представлять собой любое смещение индекса в пределах n между приданием фазы Φ(n) генерируемому импульсу и приданием фазы Φ(n) принимаемому отраженному энергетическому сигналу.

[00107] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ дополнительно включает операцию определения того, что одна или большее число спектральных характеристик принимаемого отраженного энергетического сигнала для последовательности передаваемых импульсов, имеющих фазы, сгенерированные с использованием единой величины константы М, попадают в спектральный интервал 1/T Гц для каждой соответствующей дальности r без перекрывания спектра.

[00108] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ дополнительно включает операцию однозначной характеризации особых признаков спектра соответствующего принимаемого отраженного энергетического сигнала от каждой дальности r и присвоения охарактеризованных особых признаков спектра конкретной дальности.

[00109] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых ограничения на максимальный допплеровский сдвиг уменьшены при управлении работой радиолокационной станции (любая из систем 100 или 500) в двух режимах, один из которых является последовательным во времени, а в другом параллельно используют две разных несущих частоты или две ортогональных поляризации (что может потребовать использования двух приемопередающих систем типа изображенной на фиг. 5). Например, любая из систем 100 или 500 может быть выполнена с возможностью генерировать некоторую первую последовательность передаваемых импульсов согласно квадратичной функции по уравнению (1) при величине М, установленной равной некоторому первому целому числу, а также генерировать некоторую вторую последовательность передаваемых импульсов согласно квадратичной функции по уравнению (1) при величине М, установленной равной некоторому второму целому числу, знак которого является обратным знаку упомянутого первого целого числа. Кроме того, любая из систем 100 или 500 (например, любой из процессоров 119 или 512) может быть выполнена с возможностью определять допплеровский сдвиг цели из разницы в соответствующем сложном частотном спектре сигнала для первой и второй последовательностей передаваемых импульсов для цели (например, при генерировании первой последовательности с величиной М, установленной равной первому целому числу, и генерировании второй последовательности с величиной М, установленной равной второму целому числу). Например, один набор данных может быть взят с целочисленной константой М в уравнении (1), установленной на величину +1, а другой - с константой М, установленной на величину -1. Это изменение значения М может обратить соотношение между знаком допплеровского сдвига и знака сдвига частоты, произведенного фазовой последовательностью, так как положительный допплеровский сдвиг для М=+1 будет соответствовать положительному допплеровскому сдвигу для М=-1, но знак сдвига частоты, произведенного фазовой последовательностью, будет изменен.

[00110] Если одна или большее число целей не удовлетворяют условиям отраженного сигнала в способе 800, то может быть осуществлен, например, способ, в целом обозначенный позицией 1000 на фиг. 10. Например, в некоторой второй взятой для примера ситуации цели могут не удовлетворять сильному допплеровскому критерию однозначности первой взятой для примера ситуации, которая была описана выше (например, ширина спектра отраженного от цели сигнала может не быть меньше, чем dF в уравнении (8), а абсолютная величина допплеровского сдвига отраженного сигнала может не быть меньше, чем dF/2). Напротив, цели могут иметь допплеровские сдвиги, меньшие этого критерия приблизительно вдвое или втрое. В дополнение и (или) в качестве альтернативы цели могут иметь некоторую протяженность по дальностям, так что они не перекрываются в спектрах. Способ 1000 может быть использован также в других подходящих ситуациях, таких как ситуация, в которой желательно подтвердить параметры цели, определенные способом 800.

[00111] Способ 1000 может включать стадию 1002, которая состоит в установлении параметров формирования системы. Стадия 1002 может включать, например, задание частоты следования импульсов первой и второй последовательностей импульсов, подлежащих передаче, задание максимальной дальности для этих импульсов (например, задание одной из величин N или T, или обеих), задание ширины одного или большего числа селекторных импульсов, которые могут быть включены в первую и вторую последовательности, задание величины М равной некоторому первому целому числу для первой последовательности импульсов и (или) задание величины М равной некоторому второму целому числу для второй последовательности импульсов. Например, на стадии 1002 система может задавать величину (или может быть использована для задания величины) М равной +1 для первой последовательности импульсов и равной -1 для второй последовательности импульсов. Такое задание величины М может быть обозначено как М=[+1, -1].

[00112] Способ 1000 может включать стадию 1004, которая состоит в получении двух наборов данных и формировании двух спектров. Например, на стадии 1004 упомянутое первое электронное устройство системы выполнено с возможностью генерировать множественные передаваемые импульсы, имеющие общую первую частоту, модулированную разными фазами передачи. Эти множественные передаваемые импульсы могут включать первую последовательность передаваемых импульсов, определенную, по меньшей мере частично, согласно первой величине (например, +1) первого сомножителя (например, М), и вторую последовательность передаваемых импульсов, определенную, по меньшей мере частично, согласно первой величине, взятой с обратным знаком (например, -1) этого первого сомножителя. Приемник системы 500 выполнен с возможностью принимать отраженные импульсы, производимые при отражении упомянутых множественных передаваемых импульсов от одной или большего числа целей. Этот приемник выполнен с возможностью осуществлять фазовую модуляцию принимаемых отраженных импульсов с фазой приема, соответствующей фазе генерируемого в данный момент передаваемого импульса. Этот приемник выполнен с возможностью также получения из модулированных принимаемых импульсов первого и второго сложных частотных спектров сигнала, примеры которых обозначены позициями 1100 и 1102 на фиг. 11. Первый спектр 1100 может представлять соотношение между фазой передачи и фазой приема каждого принимаемого импульса, соответствующего первой последовательности (при М=+1). Второй спектр 1102 может представлять соотношение между фазой передачи и фазой приема каждого принимаемого импульса, соответствующего второй последовательности (при М=-1). Спектры 1100 и 1002 могут быть описаны как ответный сигнал дальности до цели, представленной в спектральной форме.

[00113] Дополнительные степени свободы, обеспечиваемые данными, получаемыми при величине М, установленной равной первому целочисленному значению и при величине М, установленной равной второму целочисленному значению (например, М=+1 и М=-1), могут обеспечить для каждого из процессоров систем 100 или 500 возможность разрешения неоднозначностей, вызванных умеренным перекрыванием спектров сигналов с допплеровским сдвигом на многих или всех селекторных импульсах дальности, или более существенным перекрыванием таких спектров в меньшинстве селекторных импульсов дальности. При таком решении ограничение на однозначный допплеровский сдвиг, или радиальная скорость цели, может быть существенно уменьшена по сравнению с существовавшим до этого ограничением для допплеровских радиолокационных станций.

[00114] Спектры 1100 и 1102 - это примеры использования этих двух значений М (например, +1 и -1). На фиг. 11 изображены графики двух спектров, один из которых для сравнения с другим перевернут, оба по амплитуде и частоте (при М=-1 последовательность производит частотные сдвиги, которые имеют обратный знак относительно частотных сдвигов при последовательности с М=+1). В этом случае некоторые из допплеровских сдвигов значительно выходят за ограничение, предусмотренное уравнением (8), но остается возможность определить истинную дальность и допплеровский сдвиг (и другие параметры) для каждого спектра отраженного сигнала, потому что спектры отраженного сигнала получаются парами, при этом средняя частота между такими парами попадает на маркеры дальности, определенные уравнением (4) с указанием на истинную дальность и половину разницы в частоте двух пиков, указывающих на истинный допплеровский сдвиг. На фиг. 11 пунктирными линиями соединены соответствующие пары спектральных пиков. Например, ясно, что первые два пика (соответствующие селекторным импульсам дальности 1 и 2, соответственно) имеют близко друг к другу расположенные пары, так как допплеровские сдвиги, связанные с этими пиками, малы. Кроме того, пики 1104 и 1106, соответствующие селекторному импульсу дальности 4, соединены пунктирными линиями и тоже образуют пару, хотя допплеровский сдвиг этих пиков нарушает уравнение (8) весьма значительно. Как можно видеть на фиг. 11, эти два пика, соответствующие селекторному импульсу дальности 4, симметрично смещены от их истинной дальности, четвертый штрих (соответствует, например, селекторному импульсу дальности 4).

[00115] Способ 1000 (см. фиг. 10) может включать стадию 1006, которая состоит в определении одного или большего числа параметров цели с использованием обоих спектров, сформированных на стадии 1004. На стадии 1006 система может, например, определять допплеровский сдвиг, связанный с целью (например, с одной или

числом целей 520) из разницы в спектрах 1100 и 1102 для соответствующих первой и второй последовательностей передаваемых импульсов для этой цели. На стадии 1006 система может, например, выполнить одно или большее число определений (и (или) параметризаций) по спектрам 1100 и 1102 способом, подобным одному или большему числу определений (и (или) параметризаций), выполняемых на стадии 806 способа 800 (см. фиг. 8). Система может, например, определить частоту (или местонахождение) пика 1104 отраженного сигнала в спектре 1100 и частоту (или местонахождение) пика 1106 отраженного сигнала в спектре 1102. Система может определить, что пики 1104 и 1106 отраженного сигнала занимают родственные положения (имеют местонахождения) в спектрах 1100 и 1102, соответственно. Система может, например, определить, что пики 1104 и 1106 находятся в сегментах соответствующих спектров или оба находятся в сходных положениях по порядку пиков в соответствующих спектрах (например, оба пика 1104 и 1106 являются четвертыми по порядку). Система выполнена с возможностью связывать родственные пики 1104 и 1106 с общей целью (например, с отражающим объектом). Система выполнена с возможностью создавать пары родственных пиков, в частности, пару пиков 1104 и 1106. Система выполнена с возможностью определять дальность до этой общей цели путем усреднения соответствующих частот родственных пиков 1104 и 1106 и связывать эту усредненную частоту с дальностью до общей цели. Например, система может определить, что общая цель, связанная с пиками (или соответствующая пикам) 1104 и 1106, отразила сигнал, имеющий среднюю частоту, приблизительно равную частоте, которая соответствует селекторному импульсу дальности 4. На основе этого определения истинной дальности система может определить допплеровский сдвиг, связанный с общей целью от любого из спектров 1100 и 1102. Сходным образом система может определить один или большее число параметров цели в каждом селекторном импульсе дальности путем сходного создания пар из связанных характеристик для каждого селекторного импульса дальности.

[00116] Как описывалось выше, в способе 1000 для разрешения неоднозначности с дальностью могут быть использованы два значения М. Могут быть найдены пары спектров, симметрично расположенные относительно каждой точки нулевого допплеровского сдвига селекторного импульса дальности. Разделение по частоте между двумя пиками может составлять величину, вдвое большую допплеровского сдвига. Средняя частота (по этим двум пикам) может указывать на истинную дальность.

[00117] Способ 1000 может включать стадию 1008, которая состоит в определении того, остались ли в спектрах какие-либо неоднозначности. Оставшиеся неоднозначности могут представлять собой неоднозначные особые признаки спектра, такие как, например, пик отраженного сигнала, имеющий ширину спектра, превышающую dF/2. Такая большая ширина спектра может быть обусловлена совокупностью неоднозначных пиков отраженных сигналов от совокупности селекторных импульсов дальности, при этом эти неоднозначные пики отраженных сигналов имеют друг относительно друга неоднозначные допплеровские сдвиги в спектре. На стадии 1008, если система определяет, что неоднозначностей не осталось, то способ 1000 может быть возвращен на стадию 1004 и продолжать формировать данные для продолжения параметризации целей. Однако если на стадии 1008 система определяет, что неоднозначности остались, то способ 1000 может быть возвращен на стадию 1002, и система может возвратить в исходное состояние, модифицировать и (или) отрегулировать параметры формирования (или может быть использована для этого), и способ 1000 может быть после этого повторен. В качестве альтернативы и (или) в дополнение, если будет определено, что неоднозначности остались, может быть осуществлен способ, обозначенный в целом позицией 1200 на фиг. 12.

[00118] В третьей взятой в качестве примера ситуации один или большее число спектров, производимых системой, могут иметь спектральное перекрытие от умеренного до сильного и (или) большие значения ширины спектра. На фиг. 13 представлен пример такого спектра для селекторных импульсов дальности 1-23. На фиг. 13 спектры для селекторных импульсов дальности 17-20 перекрываются до такой степени, когда извлечь информацию о сигналах невозможно, за исключением грубых оценок интенсивности и дальности группы отраженных сигналов. Такие перекрывающиеся отраженные сигналы могут быть выделены путем формирования дополнительных наборов данных. Эти дополнительные наборы данных могут быть взяты последовательно во времени или параллельно, на множественных частотах несущих сигналов, с ортогональными поляризациями и (или) при разных значениях целочисленной константы М. При получении дополнительных наборов данных при разных значениях М селекторные импульсы дальности могут быть переупорядочены в спектре заранее заданным образом, благодаря чему пики могут быть разделены для характеризации.

[00119] Способ 1200 (см. фиг. 12) может включать стадию 1202, которая состоит в задании одного или большего числа формируемых параметров системы. На стадии 1202 система может задавать частоту следования импульсов некоторой совокупности последовательностей импульсов, которые должны быть переданы, задавать максимальную дальность для этих импульсов (например, путем задания одной из констант N или Т, или же обеих), задавать ширину одного или большего числа селекторных импульсов, которые могут быть включены в упомянутые последовательности импульсов и (или) выбирать набор из m значений константы М, где m может быть количеством последовательностей, которые должны быть переданы. Например, система может быть выполнена с возможностью генерировать на стадии 1202 некоторую совокупность последовательностей передаваемых импульсов согласно квадратичной функции, представленной уравнением (1), при этом каждая из упомянутых последовательностей имеет другое целочисленное значение М. Например, система может быть выполнена с возможностью генерировать на стадии 1202 первую последовательность при М=+1 и вторую последовательность при М=+7 (например, m=2 при М=[+1, +7]). Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых система выполнена с возможностью задавать формируемые параметры для второй последовательности после передачи первой последовательности, после того как для первой последовательности будет сформирован спектр, и (или) после того как система определит, что спектр для первой последовательности содержит неоднозначные пики.

[00120] Способ 1200 может включать стадию 1204, которая состоит в получении m наборов данных и формировании m спектров. На стадии 1204 передатчик системы может, например, генерировать множественные передаваемые импульсы, имеющие общую первую частоту, модулированную разными фазами передачи. Упомянутые множественные передаваемые импульсы могут содержать первую последовательность передаваемых импульсов при М=+1 и вторую последовательность при М=+7. Приемник системы выполнен с возможностью принимать отраженные импульсы, образующиеся при отражении множественных передаваемых импульсов от одной или большего числа целей в среде передачи. Этот приемник выполнен с возможностью осуществлять фазовое модулирование принимаемых отраженных импульсов фазой приема, соответствующей фазе генерируемого в данный момент передаваемого импульса. Приемник выполнен с возможностью создавать из модулированных принимаемых сигналов первого частотного спектра сигнала (например, спектра 1300, изображенного на фиг. 13), базирующегося на сигналах изменения фазы, для принимаемых импульсов, соответствующих первой последовательности передаваемых импульсов при М=+1 и второго частотного спектра сигнала (например, спектра 1400, изображенного на фиг. 14) для принимаемых импульсов, соответствующих второй последовательности передаваемых импульсов при М=+7.

[00121] Как можно видеть на фиг. 13 и фиг. 14, разные целочисленные значения М могут переупорядочить распределение селекторных импульсов дальности в спектре по сравнению с порядком, в котором эти селекторные импульсы дальности распределены в спектре, сформированном другими последовательностями передаваемых импульсов.

[00122] Например, при условии что М и N не имеют общих сомножителей (таким образом, преимущество обеспечено, если N простое число), при изменении величины М может измениться порядок селекторных импульсов дальности в частотном спектре без изменения каких-либо других характеристик отдельных спектров (за исключением соотношений между знаком допплеровских сдвигов и спектральных сдвигов, вызванных фазовой последовательностью, которые обращены положительными и отрицательными величинами М). Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых любая из систем 100 или 500 выполнена с возможностью выбрать для М величину, которая не имеет общих сомножителей с N, благодаря чему может быть предотвращено перекрывание каких-либо селекторных импульсов дальности после переупорядочения.

[00123] Например, при N=23 селекторные импульсы дальности (см. фиг. 13 и фиг. 14) изменение М с +1 на +7 приводит к изменению порядка спектральных дальностей (или порядка селекторных импульсов дальности в спектре) с r=1, 2, 3, …23 в спектре на r=10, 20, 7, …23 согласно соотношению, выраженному уравнением (9):

[00124] В уравнении (9) ri - это изначальные спектральные индексы в линейном порядке при М=1, a rj - это спектральные индексы для тех же целей при других значениях М.

[00125] При таком решении спектр 1400, изображенный на фиг. 14, это спектр для тех же целей (или объектов), которые представлены на фиг. 13, но с последовательностью дальностей, перераспределенной (или переупорядоченной) для М=7. Пики на фиг. 14 связаны с селекторными импульсами дальности 1-23 согласно истинным дальностям, обнаруживая изменения в порядке селекторных импульсов дальности. Пики, соответствующие селекторным импульсам дальности 17, 18, 19 и 20 сейчас четко разделены, и их свойства могут быть охарактеризованы (например, оценены и (или) определены).

[00126] Например, способ 1200 может включать стадию 1206, которая состоит в определении одного или большего числа параметров цели из одного или большего числа сформированных спектров. На стадии 1206 для каждого из m спектров система может характеризовать спектральные пики, которые могут быть выделены без неоднозначности для этой величины М. Спектральные пики, которые не могут быть выделены и параметризированы для одной величины М, могут быть должным образом выделены и параметризированы для другой величины М. При таком решении при обработке т спектров система может определить истинную дальность для каждого выделенного спектрального пика. Как только (или после того как) какой-либо спектральный пик охарактеризован (например, его истинной дальностью), этот спектральный пик (или особый признак) может быть удален из сформированных спектров для всех значений М путем вычитания или другими средствами.

[00127] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых система выполнена с возможностью на стадии 1206 определять среди спектров 1300 и 1400 спектры (или сегменты спектров), которые достаточно изолированы от спектров (или сегментов спектров) для других селекторных импульсов дальности, у которых соответствующие параметры амплитуды, допплеровского сдвига и ширины спектра могут быть определены напрямую. На стадии 1206 система может (затем) определять для одного или большего числа из спектров 1300 и 1400 параметры для одного или большего числа из селекторных импульсов дальности 1-23. Например, в спектре 1300, который изображен на фиг. 13, система может определить, что пики для спектральных сегментов, соответствующие селекторным импульсам дальности 1-16, 21 и 22 достаточно отделены друг от друга, но пики для спектральных сегментов, соответствующие селекторным импульсам дальности 17-20, недостаточно отделены друг от друга (а напротив, перекрываются). Однако система может определить, что в спектре 1400, который изображен на фиг. 14, спектральных сегментов, соответствующие селекторным импульсам дальности 17-20, достаточно отделены друг от друга (и от других спектральных сегментов). Затем система может определить один или большее число параметров цели из пиков, соответствующих селекторным импульсам дальности 1-16, 21 и 22, из спектра 1300, а один или большее число параметров цели из пиков, соответствующих селекторным импульсам дальности 17-20, из спектра 1400. При таком решении обеспечено разделение неоднозначного пика, соответствующего селекторным импульсам дальности 17-20. Успех в этом процессе зависит от доли селекторных импульсов дальности со значительной энергией отраженного сигнала.

[00128] В свете изложенного выше, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 12 по фиг. 14 и других частей данного раскрытия должно быть понятно, что с помощью некоторой системы и (или) компьютерной программы может быть обеспечено осуществление способа, включающего операцию определения того, что особые признаки спектра принимаемого энергетического отраженного сигнала от одного или большего числа из по меньшей мере одного или большего числа отражающих объектов попадают за пределы спектрального интервала 1/NT Гц для одной или большего числа соответствующих дальностей, или же особые признаки спектра принимаемого энергетического отраженного сигнала от разных дальностей перекрываются.

[00129] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ включает стадию генерирования повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты с использованием множественных значений константы М в случае неоднозначности в определении дальности на основе особых признаков спектра принимаемого энергетического отраженного сигнала.

[00130] Предлагаемый способ может дополнительно содержать стадию определения параметров особых признаков спектра соответствующего принимаемого энергетического отраженного сигнала для устранения неоднозначности сдвинутых или перекрывающихся особых признаков спектра путем отыскания для каждой дальности r по меньшей мере одного значения константы М, для чего каждый такой сдвиг или перекрывание может быть разрешено путем изменения порядка спектральных дальностей путем изменения значений М. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ включает стадию характеризации особых признаков спектра принимаемого энергетического отраженного сигнала от каждой дальности r, имеющей сдвинутые или перекрывающиеся особые признаки спектра. Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ включает стадию отнесения охарактеризованных особых признаков спектра к конкретной дальности.

[00131] Как можно видеть на фиг. 12, на стадии 1206 система может удалить спектры для тех селекторных импульсов дальности, для которых параметры были определены из совокупности сложных частотных спектров сигнала (например, спектров 1300 и 1400). Например, из фиг. 1300 система может определить параметры для отраженных от целей сигналов из соответствующих сегментов спектра для селекторных импульсов дальности 1-16, 21 и 22, а затем может вычесть сегменты спектра для этих отраженных сигналов из соответствующих селекторных импульсов дальности в спектре 1400. Благодаря такому решению обеспечена возможность предотвратить для пиков 17-20 неоднозначность, обусловленную смешением с другими пиками, путем переупорядочения пиков при другом значении константы М.

[00132] Например, неоднозначности в любом из спектров 1300 или 1400 могут быть устранены использованием (или определением) положений и свойств пиков, уже выделенных в случае М=1. На фиг. 13 пики 1-16, 21 и 22 могут быть выделены, а с помощью уравнения (9) система может определить, где эти пики находятся для случая М=7. На фиг. 15 изображен модифицированный спектр на основе спектра 1300, содержащего выделенные пики 1-16, 21 и 22, но не содержащего невыделенных пиков 17-20, при этом первые изображены пунктирными линиями на тех местах, которые они занимают в спектре при M=7. Еще один модифицированный спектр, соответствующий спектру 1400, который изображен на фиг. 14, только для пиков 17-20 изображен на фиг. 15 сплошными линиями.

[00133] Модифицированный спектр на основе реконструированных данных из фиг. 13, изображенный пунктирными линиями, в значительной степени наложен на данные на фиг. 15 для пиков 17-20 из спектра 1400, который изображен сплошными линиями, не считая статистических различий, обусловленных несогласованностью двух наборов данных, так как эти два набора данных могли быть взяты при разных частотах несущего сигнала, или в разное время, или при разных поляризациях.

[00134] На фиг. 15 изображены четыре пика с фиг. 14, прочерченных сплошными линиями, которые не наложены друг на друга, так как выделенные пики из спектра 1300 удалены из данных. Эти четыре пика 17, 18, 19 и 20, прочерченные сплошными линиями, присутствуют там, где реконструкция модифицированного спектра с фиг. 13 показывает по существу отсутствие энергии.

[00135] Теперь пики 17, 18, 19 и 20 могут быть параметризированы (системой) из их соответствующих выделенных спектров. Параметризационные пики 17, 18, 19 и 20 могут быть связаны с вычитанием слегка интерферирующих пиков, выделенных из спектров 1300. Однако такое вычитание может быть неполным по статистическим причинам. Например, спектры могут не быть согласованными как из-за последовательного выделения, так и из-за выделения при разных частотах несущего сигнала или при разных поляризациях.

[00136] Таким образом, на стадии 1206 система может определять, могут ли быть определены параметры для оставшихся неопределенных селекторных импульсов дальности. Например, амплитуды спектров для селекторных импульсов дальности могут иметь локальные максимумы, и стадия 1206 для каждого локального спектрального максимума, для которого не определены один или большее число параметров, может включать выбор одного из совокупности сложных частотных спектров сигнала из двух или большего числа селекторных импульсов дальности, которые перекрываются и для которых определен каждый локальный спектральный максимум. Как описывалось выше, система может определить, что локальный спектральный максимум для селекторных импульсов дальности 17-20 не были определены (или были неопределимы) из спектра 1300. В качестве реакции на это определение система может выбрать спектр 1400, в котором селекторные импульсы дальности 17-20 переупорядочены таким образом, что эти селекторные импульсы дальности не примыкают друг к другу, а между ними находятся другие селекторные импульсы дальности.

[00137] На стадии 1206 система может осуществлять многомаксимумное определение с помощью выбранного вычислительного модуля, использующего известные параметры селекторных импульсов дальности, имеющих перекрывающиеся спектры в качестве начальных условий. Упомянутое многомаксимумное определение может быть осуществлено с помощью нелинейной модели наименьших квадратов, модели нормального распределения, модели логарифмического нормального распределения, или параболической модели.

[00138] Однако если остаются селекторные импульсы дальности, имеющие параметры, которые остались неопределенными, и один или большее число параметров были определены после осуществления многомаксимумного определения, то стадия 1206 может включать операцию удаления сегментов спектра дальности для одного или большего числа селекторных импульсов дальности из сложных частотных спектров сигнала, для которых параметры были определены, и осуществление многомаксимумного определения по сложным частотным спектрам сигнала, из которых были удалены сегменты спектра дальности с помощью выбранной вычислительной модели с использованием известных параметров селекторных импульсов дальности, имеющих перекрывающиеся сегменты спектра дальности в качестве начальных условий. На стадии 1206 система может, например, удалить из спектра 1400 сегменты, которые на фиг. 15 прочерчены пунктирными линиями. Особые признаки спектра для этих пунктирных спектральных сегментов могли быть определены, например, из спектра 1300, и при вычитании их (или связанных с ними спектральных сегментов) из спектра 1400 параметры целей для селекторных импульсов дальности 17-20 могут быть легче определены из спектра 1400, из которого удалены выделенные пики.

[00139] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых селекторные импульсы дальности в каждом сложном частотном спектре сигнала для данного значения М расположены в спектральной последовательности, и способ 1200 включает операцию выбора значений М, что обеспечивает смешивание селекторных импульсов дальности в этой спектральной последовательности, и операцию формирования соответствующего сложного частотного спектра сигнала для каждого значения М. Например, система может быть выполнена с возможностью формировать спектр 1300 при М=+1 и формировать спектр 1400 при М=+7, как описывалось выше.

[00140] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых значения М выбираются с целью обеспечить повышенную степень перемешивания сегментов спектра дальности для дальностей, в отношении которых определено, что они меньше заняты, чем сегменты спектра дальности для других дальностей. Например, если сегменты спектра дальности для селекторных импульсов дальности 5-10 не включали так же много отраженных сигналов, как сегменты спектра дальности для селекторных импульсов дальности 11-14, то могут быть выбраны (например, системой) значения М, обеспечивающие более высокую степень перемешивания сегментов спектра дальности для селекторных импульсов дальности 5-10 и менее высокую степень перемешивания сегментов спектра дальности для селекторных импульсов дальности 11-14.

[00141] Способ 1200 может включать стадию 1208, которая состоит в определении того, остались ли в спектрах какие-либо неоднозначности. Если на стадии 1208 определено, что неоднозначностей в спектрах не осталось (например, определено, что все сегменты спектра для всех селекторных импульсов дальности выделены и (или) охарактеризованы), то способ 1200 может быть возвращен на стадию 1204 для последующего формирования набора данных и формирования спектров для продолжения параметризации целей. Однако если на стадии 1208 определено, что осталась одна или большее число неоднозначностей, то способ 1200 может быть возвращен на стадию 1202 и запрошенные параметру могут быть изменены и стадии способа 1200 могут быть повторены.

[00142] В свете изложенного выше и изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 12 по фиг. 15, а также изложенного в других частях настоящего описания должно быть понятно, что с помощью некоторой системы и (или) компьютерного программного продукта может быть обеспечено осуществление способа, в котором характеризация особых признаков принятых энергетических отраженных сигналов, имеющих перекрывающиеся или сдвинутые особые признаки спектра, может включать формирование спектра для m множественных значений константы М. Характеризация особых признаков спектра может также включать характеризацию для любых дальностей r тех особых признаков спектра, которые могут быть присвоены однозначно в отношении дальности из любого из m спектров. Кроме того, характеризация особых признаков спектра может также включать вычитание охарактеризованных таким образом особых признаков спектра для каждой соответствующей дальности r из каждого из m спектров в соответствующем месте спектра для особых признаков при каждом значении М. Кроме того, характеризация особых признаков спектра может также включать повторение предыдущих двух стадий (например, стадии характеризации для любых дальностей и стадии вычитания особых признаков спектра) с модифицированными спектрами для оставшихся особых признаков спектра.

[00143] В проиллюстрированном на фиг. 12 способе 1200 изменение порядка дальности в спектрах за счет изменения значения М во многих случаях может устранить результирующие неоднозначности. Например, результирующие неоднозначности могут быть устранены путем нахождения одного или большего числа значений М, для которых данный спектр свободен от перекрывающихся спектров. Однако если способ 1200 не устраняет неоднозначностей (или большинства неоднозначностей), то более подходящим для этого может стать способ 1600, изображенный на фиг. 16.

[00144] Например, в четвертой взятой в качестве примера ситуации спектры могут иметь перекрывание от умеренного до сильного и (или) очень большие значения ширины спектра. В этой четвертой взятой в качестве примера ситуации при использовании от умеренного до большого числа значений М и с обработкой каждого селекторного импульса дальности путем наложения всех спектров, согласованных только для этого селекторного импульса дальности, обеспечен минимальный ансамбль (или минимальная степень наложения) спектров для выявления истинной дальности, допплеровского сдвига и (или) одного или большего числа других спектральных свойств отраженного сигнала из этого селекторного импульса дальности. Степень, до которой устранение неоднозначностей в отношении истинной дальности, допплеровского сдвига и (или) одного или большего числа других спектральных характеристик отраженного сигнала является успешной, может зависеть от количества использованных значений М и доли селекторных импульсов дальности со значительной интенсивностью отраженного сигнала.

[00145] Подход к устранению неоднозначностей (или способ устранения неоднозначностей), обусловленных наложением спектров, в частности, очень широких спектров или спектров с большими допплеровскими сдвигами, когда спектры допускают несколько значений М, может быть осуществлено следующим образом. Спектры для всех или большинства значений М (для которых имеются данные) могут быть вычислены. Затем для каждого селекторного импульса дальности различные спектры могут быть сдвинуты по частоте на подходящую величину, кратную 2а/Т Гц, так что обрабатываемые спектральные пики от селекторных импульсов дальности могут быть все выстроены в линию, например, в соответствующих местах при М=1. Величина, на которую сдвинут каждый спектр, может быть вычислена из уравнения (8) и значения М для этого спектра. Когда параметры спектра выходят за пределы интервала однозначности [0, 1/T], они на самом деле подвергаются циклическому сдвигу и появляются на противоположном конце этого интервала однозначности. Минимальная величина этого наложения циклически сдвигаемых спектров, для каждой частоты в спектре, может затем быть взята как аппроксимация истинного спектра. Точность спектра может повышаться с количеством доступных значений М.

[00146] Способ 1600, изображенный на фиг. 16, представляет собой пример такого способа. На шаге 1602 формируемые параметры системы могут быть заданы подобно тому, как это сделано на стадии 1202 способа 1200. На стадии 1602 система может, например, задавать частоту следования импульсов, максимум, ширину селекторных импульсов и (или) выбирать m значений М. В способе 1600 m может быть целым числом, которое больше или равно 2, предпочтительно - намного больше 2.

[00147] На стадии 1604 система может принимать m наборов данных и формировать m спектров, например, аналогично тому, как это делается на стадии 1204 способа 1200. Однако на стадии 1604 может быть сформировано большее количество наборов данных и спектров, чем на стадии 1204.

[00148] На стадии 1606 система может сдвигать спектры и формировать наложение сдвинутых спектров. Например, для каждого селекторного импульса дальности система может сдвинуть эти m спектров (или перенести их частоту) таким образом, чтобы эти m спектров были согласованы в точке нулевого допплеровского сдвига для этого селекторного импульса дальности. Для каждого селекторного импульса дальности система может сформировать наложение или минимальный спектр сдвинутого спектра для соответствующего селекторного импульса дальности.

[00149] На фиг. 17 изображен пример одного такого наложения, в целом обозначенного позицией 1700 для селекторного импульса дальности 18, при этом m спектров сдвинуты таким образом, что селекторный импульс дальности 18 в каждом из m спектров согласован с селекторным импульсом дальности 18 при М=1. Изображенное на фиг. 17 наложение 1700 включает спектры 1300 и 1400, а также дополнительные спектры с другими значениями М, при этом спектры сдвинуты требуемым образом, так что все их соответствующие сегменты для селекторного импульса дальности 18 согласованы в общем положении, таком как положение селекторного импульса дальности 18 для спектра, соответствующего М=1. Иначе говоря, на фиг. 17 проиллюстрирован такой подход для устранения неоднозначностей наложенных спектров, как описывалось выше, приложенный к взятой для примера ситуации, иллюстрируемой на прилагаемых чертежах с фиг. 13 по фиг. 15, при этом отдельные реконструкции спектров для нескольких значений М наложены, но сдвинуты для согласования по селекторному импульсу дальности 18. Ввиду ортогональной природы квадратичной фазовой последовательности спектры от селекторных импульсов дальности, отличающихся от селекторного импульса дальности 18, может быть в разных положениях на графике для каждого значения М. В результате наложение 1700 может быть использовано для устранения неоднозначностей параметров, связанных с селекторным импульсом дальности 18, как будет описано ниже. Как было описано выше, на стадии 1606 может быть сформировано наложение для каждого из селекторных импульсов дальности (например, для каждого значения r).

[00150] На стадии 1608 система может определять один или большее число параметров целей из одного или большего числа наложений, сформированных на стадии 1606. Например, система может быть выполнена с возможностью формировать минимум каждого из наложений (или минимальное наложение) и определять результирующий пик в пределах предварительно заданного окна допплеровского сдвига как отраженного от цели сигнала, а также определять связанный допплеровский сдвиг и спектральные характеристики этой цели из результирующего пика.

[00151] Например, минимальное наложение (или минимальная величина) спектров, графически изображенных на фиг. 17, изображено на фиг. 18 и в целом обозначено позицией 1800. Результатом является аппроксимация истинного спектра сигнала в селекторном импульсе 18, смещенного немного книзу по интенсивности операцией нахождения минимума суммы нескольких реализаций спектра.

[00152] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых этот процесс включает нахождение (или определение) параметров (или оценок) из других селекторных импульсов дальности и вычерчивание графика результирующих спектров (или пиков) для всех селекторных импульсов, как изображено на фиг. 19. На фиг. 19 результирующие пики, в том числе результирующие пики для других трех селекторных импульсов дальности, которые перекрываются на фиг. 13 (то есть, селекторные импульсы дальности 17, 19 и 20), сформированы тем же способом, который описан выше (например, сдвигание спектра для согласования с соответствующим селекторным импульсом дальности, формирование наложения и взятие минимума наложения). Теперь параметры всех 23 селекторных импульсов дальности могут быть успешно определены (например, системой). Степень успешности этого процесса может зависеть от количества значений М, для которых имеются данные, от ширины поискового окна допплеровского сдвига и от доли селекторных импульсов дальности, для которых присутствуют значительные отраженные сигналы.

[00153] Способ 1600 (см. фиг. 16) может содержать стадию 1610, которая состоит в определении того, остались ли неоднозначности. На стадии 1610 система может, например, определить, остались ли какие-либо неоднозначности в каком-либо из сформированных спектров, сформированных наложений и (или) сформированных минимумов этих наложений. Если на стадии 1610 определено, что неоднозначностей не осталось, то способ 1600 может быть возвращен на стадию 1604 для последующего формирования наборов данных и формирования спектров для продолжения параметризации отражающих целей в среде передачи.

[00154] Однако если на стадии 1610 определено, что неоднозначности остались, то способ 1600 может перейти на стадию 1612. Система может быть выполнена с возможностью на стадии 1612 удалить один или большее число охарактеризованных пиков (например, пиков, для которых параметры цели могут быть определены непосредственно, например, как на фиг. 9) из m спектров и повторить одно или большее число наложений. Например, если на стадии 1610 определено, что неоднозначности остались в селекторных импульсах дальности 17 и 19, то на стадии 1610 система может удалить охарактеризованные пики из m спектров. Затем система может повторить наложения для тех селекторных импульсов дальности (то есть, 17 и 19), но в некоторых вариантах осуществления предлагаемого изобретения может не повторять наложений для других селекторных импульсов дальности, для которых было определено, что неоднозначностей не осталось.

[00155] В свете изложенного выше, изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 16 по фиг. 18 и других частей данного раскрытия должно быть понятно, что с помощью некоторой системы и (или) компьютерного программного продукта может быть обеспечено осуществление способа, в котором характеризация особых признаков спектра принимаемого отраженного энергетического сигнала, имеющего перекрывающиеся или сдвинутые особые признаки спектра, приходящего от различающихся интервалов дальности r, может включать формирование спектров для m множественных значений константы М и выполнение одной или большего числа следующих стадий (а)-(в) для каждой дальности r. Стадия (а) может включать циклический сдвиг полученных m спектров, так что они (например, полученные m спектров) согласованы в точке в каждом спектре, где находился бы принятый отраженный энергетический сигнал при нулевой допплеровской скорости от этой дальности r. Стадия (б) может включать создание минимального спектра путем взятия для каждой частоты в согласованных спектрах минимальной величины при этой частоте от наложения согласованных спектров. Стадия (в) может включать характеризацию любых особых признаков спектра в минимальном спектре, превышающих предварительно заданное пороговое значение и расположенных в пределах предварительно заданного частотного окна как представляющего особые признаки спектра для одной или большего числа объектов на дальности r.

[00156] В способе 1600, проиллюстрированном на фиг. 16, отдельные особые признаки спектра могут быть выделены в любом желаемом порядке дальностей. Однако в некоторых случаях может быть более подходящим выделить особые признаки спектра в порядке их спектральной энергии, и более подходящим может быть способ 2000, иллюстрируемый блок-схемой на фиг. 20.

[00157] Например, в пятой взятой в качестве примера ситуации может быть определено, что спектры имеют от умеренных до сильных перекрывания, допплеровские сдвиги и (или) очень большие значения ширины. В этой пятой взятой в качестве примера ситуации обработка особых признаков спектра в порядке некоторой меры энергии спектра включает для каждой дальности r осуществление способа 1600 с использованием от умеренного до большого числа значений М и формирования меры энергии спектра некоторого особого признака спектра для этой дальности r. Особый признак спектра для дальности r, имеющий сильнейшую меру спектральной энергии, подвергают характеризации, и затем этот особый признак спектра вычитают из спектра для всех значений М. Затем процесс повторяют с использованием модифицированных спектров, до тех пор пока энергия, оставшаяся в спектрах, не станет ниже некоторого предварительно заданного порога значимости. Степень, до которой устранение неоднозначностей в отношении истинной дальности, допплеровского сдвига и (или) одного или большего числа других спектральных свойств отраженного сигнала является успешной, может зависеть от количества использованных значений М и доли селекторных импульсов дальности со значительной интенсивностью отраженного сигнала.

[00158] Способ 2000, изображенный на фиг. 20, представляет собой пример такого способа. На стадии 2002 формируемые параметры системы могут быть заданы манером, сходным со стадией 1202 способа 1200. Например, на стадии 2002 система может задавать частоту следования импульсов, максимум, ширину селекторного импульса и (или) выбирать m значений М. В способе 2000 m может быть целым числом, которое больше или равно 2, предпочтительно - намного больше 2.

[00159] На стадии 2004 система может получать m наборов данных и формировать m спектров, например, манером, сходным со стадией 1204 способа 1200. Однако на стадии 2004 может быть получено намного больше наборов и данных и сформировано спектров, чем на стадии 1204.

[00160] На стадии 2006 система может задать параметр дальности r для первого селекторного импульса дальности.

[00161] На стадии 2008 система может сдвигать спектры и формировать наложение сдвинутых спектров для дальности r. Например, для каждого селекторного импульса дальности система может сдвигать m спектров (или перенести их частоту) таким образом, чтобы m спектров были согласованы в точке нулевого допплеровского сдвига для этого селекторного импульса дальности.

[00162] На стадии 2010 система может определять параметр, указывающий на энергию в параметрах особого признака спектра, из наложения, созданного на стадии 2008. Например, система может быть выполнена с возможностью формировать минимум каждого из наложений (или минимальное наложение) и определять результирующий пик в пределах определенного окна допплеровского сдвига в качестве отраженного от цели сигнала и определять связанную спектральную энергию в этом пике.

[00163] На стадии 2012 система может увеличить параметр дальности r на одну единицу.

[00164] На стадии 2014 система может возвратить способ на стадию 2008, если величина дальности r не превышает максимальный диапазон, представляющий интерес, или перевести его на стадию 2016, если превышает.

[00165] На стадии 2016 система может сравнивать меры спектральной энергии, характеризуемой для каждой величины r и выбирать величину r, имевшую наибольшую меру спектральной энергии.

[00166] На стадии 2018 система может сравнивать меру спектральной энергии, выбранную на стадии 2016, с предварительно заданным порогом или мерой значимости и может выйти из процедуры, если эта мера ниже некоторой предварительно определенной меры значимости.

[00167] Если мера спектральной энергии выше упомянутого порога, то на стадии 2020 система может характеризовать особый признак спектра для величины r, выбранной на стадии 2016, и присвоить его дальности r.

[00168] На стадии 2022 система может вычитать особый признак спектра, охарактеризованный на стадии 2022, из каждого из m спектров на участках спектров, подходящих для каждого значения М.

[00169] По завершении стадии 2022 система может возвратить способ на стадию 2006 для того чтобы увеличить параметр дальности r и продолжить процесс.

[00170] На фиг. 21 изображен график, который может быть получен по способу, проиллюстрированному на фиг. 20, как описано выше, и представляет собой пример ответного сигнала дальности, как он создан из данных фиг. 13, при этом неоднозначности всех ответных сигналов дальности полностью устранены.

[00171] В свете изложенного выше и изображенного на прилагаемых чертежах с фиг. 12 по фиг. 21, а также изложенного в других частях настоящего описания должно быть понятно, что с помощью некоторой системы и (или) компьютерного программного продукта может быть обеспечено осуществление способа, в котором характеризация особых признаков спектра полученного отраженного энергетического сигнала, имеющего перекрывающиеся или сдвинутые особые признаки спектра от различающихся интервалов дальности r может включать формирование спектров для m множественных значений константы М и осуществление одной или большего числа следующих стадий (а)-(д), до тех пор пока не будет охарактеризован один или большее число особых признаков спектра для каждой дальности r с принятым отраженным энергетическим сигналом, превышающим предварительно заданное пороговое значение.

[00172] Стадия (а) может включать осуществление одной или большего числа следующих стадий (1)-(3) для каждой дальности r. Стадия (1) может включать циклический сдвиг m спектров, так чтобы они (например, эти m спектров) совпадали в той точке каждого спектра, где для каждой дальности r имеет место отражение с нулевой допплеровской скоростью. Стадия (2) может включать создание для каждой дальности r минимального спектра путем взятия для каждой частоты спектра минимальной величины спектральной энергии на этой частоте из ансамбля сдвинутых спектров. Стадия (3) может включать определение величины, представляющей энергию в пиках минимального спектра для каждой дальности r.

[00173] Стадия (б) может включать выбор дальности r, которая дает наибольшую величину энергии пика. Стадия (в) может включать характеризацию одного или большего числа особых признаков спектра для этой выбранной дальности r из минимального спектра, вычисленного для дальности r. Стадия (r) может включать удаление одного или большего числа особых признаков спектра, охарактеризованных таким образом для этой дальности r из всех m спектров путем вычитания на соответствующем месте или соответствующих местах спектра. Стадия (д) может включать повторение стадий (а)-(г) с использованием m модифицированных спектров для характеризации следующего наивысшего компонента спектра.

[00174] Раскрываемые способы могут быть эффективны для характеризации свойств отражающих объектов, которые перемещаются с относительно высокими скоростями. Например, на фиг. 22 представлены те же данные, что и на фиг. 17, но с большим допплеровским сдвигом, приданным сигналу в селекторном импульсе 18. Следует заметить, что реконструкция имеет успех несмотря на большой допплеровский сдвиг. Таким образом, раскрытый здесь среди прочих способ 1600 (см. фиг. 16) может быть эффективным для устранения неоднозначностей в отношении параметров отраженных от целей сигналов, имеющих относительно большие допплеровские сдвиги.

[00175] В отношении описанных выше операций и в случае, когда спектры для разных значений М взяты при разных радиочастотах, должно быть понятно, что, хотя центральные частоты селекторных импульсов дальности и масштаб в терминах допплеровского сдвига в Гц остается постоянным с изменением частоты несущего сигнала, соотношение между скоростью цели и допплеровская частота спектра не остается постоянным с изменением частоты несущего сигнала. Например, допплеровский сдвиг частоты спектра для данной скорости цели может изменяться с частотой сигнала по линейному закону. Поэтому, когда желательно согласовать спектры, полученные при различающихся значениях М, может быть целесообразно до некоторой степени растянуть или сжать спектр для каждого значения М согласно радиочастоте, для которой был получен спектр. Например, спектр может быть растянут или сжат с помощью его перевыборки и надлежащего поддержания точки нулевого допплеровского сдвига в центре подходящего селекторного импульса дальности, для которого вычислены наложения.

[00176] На фиг. 23 тоже представлены те же данные, что и на фиг. 17, но с шириной спектра сигнала, сильно увеличенной для селекторного импульса дальности 18. Сложный спектр, показанный на фиг. 23, ясно воспроизводит большую ширину спектра сигнала, перекрывание большого количества селекторных импульсов дальности без трудностей.

[00177] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых из-за случайных совпадений пиков от всех m спектров в пределах окна допплеровского сдвига могут возникать ложные срабатывания, особенно если доля значительной энергии отраженных сигналов во всех селекторных импульсах дальности очень велика, и велико окно поиска допплеровского сдвига. Однако если известны статистические параметры частоты отраженного сигнала и ширины спектра, то может быть определена частота возникновения ложных образов объектов в случае кажущегося ложного отраженного сигнала из-за случайного перекрывания отраженных сигналов от других дальностей. Для случаев, когда такие ложные образы объектов представляют проблему, особые признаки спектров могут быть удалены из спектров по мере устранения из них неоднозначностей и их параметризации (например, на стадии 1608), чем может быть уменьшена доля селекторных импульсов дальности со значительными отраженными сигналами и может быть в большой степени уменьшена частота возникновения ложных образов объектов.

[00178] Из изложенного выше должно быть понятно, что способ или устройство для эхо-дальномерии может включать передачу импульсов постоянной частоты PRF=1/T Гц с шириной импульсов t секунд и фиксированной формой импульсов, при этом во время передачи эти импульсы подвергают квадратичной фазовой модуляции, при этом упомянутая квадратичная фазовая модуляция на протяжении каждого импульса постоянна, но различается от импульса к импульсу согласно функции Φ(n) для определения фазы для каждого импульса n из повторяющейся последовательностью из N импульсов. Одним из примеров такой квадратичной последовательности является общее квадратичное соотношение длины N, Φ(n)=М(аn²+bn+с), где параметры а и с - это произвольно зафиксированные фазовые сдвиги, параметры а=b=π/N в радианах, а М представляет собой целое число, абсолютная величина которого находится в интервале между 1 и N-1. Фазовой модуляции может быть подвергнут и отраженный энергетический сигнал во время его приема через временной интервал длительностью приблизительно t с использованием той же последовательности фазовой модуляции, которая была использована для передаваемого энергетического сигнала, примененной в противоположном смысле и с надлежащим согласованием по времени, например, с использованием фазы, которая должна быть придана следующему передаваемому импульсу, так чтобы в результате отраженный энергетический сигнал от конкретного дальностного интервала r в пределах [1, N] имел чистый общий фазовый сдвиг, обусловленный фазовой модуляцией только во время передачи и приема, равный фазе, придаваемой принимаемому энергетическому сигналу от n-ного интервала дальности с помощью приемника во время приема, минус фаза, приданная импульсу от передатчика после его отражения от цели за rТ секунд до времени приема, при этом такая разность фаз равна Φ(n+r)-Φ(n)=2πMr/N радиан за временной интервал Т плюс количества, не изменяющиеся с n, равен переносу частоты на (Mr/(NT) по модулю PRF) Гц, где r - это дальностный интервал [1, N], при этом должно быть понятно, что знак фазовой разности может быть изменен на противоположный без материального воздействия на способ или устройство.

[00179] Такие дискретные переносы частоты на Mr/(NT) Гц, рассматриваемые по модулю PRF=1/Т Гц, производят последовательность переносов частоты как функции от М и r, состоящих из N дискретных целых чисел, кратных частоте 1/(NT) Гц в интервале [0, PRF] Гц, при этом каждая из этих кратных величин соответствует одному из N однозначных дальностных интервалов или селекторных импульсов дальности, при этом распределение этих кратных величин является линейным в дальностном интервале r для М=1 и в N-1 переупорядочениях дальностей для значений М в интервале [1, N-1], при этом энергетический сигнал от дальностей за пределами времени задержки отраженного импульса при прохождении туда и обратно в NT секунд сворачиваются в частоты внутри интервала [0, PRF], создавая тем самым неоднозначности в отношении дальности. Такой дискретный перенос частоты может воздействовать на все детектируемые энергетические сигналы, отраженные от любой и от всех целей в пределах дальностного интервала, задаваемого значениями М и r для этого переноса частоты, на взвешивание отраженных сигналов согласно форме передаваемых импульсов и временного окна приема, а также на отсутствие энергетического сигнала от других дальностных интервалов, не считая неоднозначных дальностных интервалов за пределами временной задержки в NT секунд с удержанием в спектральном представлении этого энергетического сигнала всех характеристик спектра отраженных сигналов от таких целей.

[00180] Такой способ или устройство могут быть выполнены с возможностью производить

серию основной полосы частот сложных цифровых данных, представляющих для каждого интервала Т общей амплитуды и фазы принимаемых данных, в том числе вкладов от всех дальностных интервалов [1, N] и всех частот в пределах [0, PRF], а также любой дальности за пределами диапазона однозначности, при этом упомянутая серия может иметь произвольную длину по времени и выборкам, независимо от величины N, чтобы удовлетворить требованиям в отношении разрешения спектра, а упомянутые данные серии отправляют на процессор обработки сигналов для переработки в спектральное представление отраженных сигналов, принимаемых системой на протяжении однозначного дальностного интервала, равного NT секунд.

[00181] Авторы предлагаемого изобретения считают вероятным, что такие спектральные представления распределения отраженных от целей сигналов в пределах дальностного интервала [1, N] и частотного интервала [0, PRF] могут включать случаи отраженных сигналов большой ширины или имеющих допплеровское смещение, наложенных на другие спектры отраженных сигналов и создающих неоднозначности в отношении дальностей и допплеровских сдвигов, относимых к этим отраженным сигналам, поэтому предлагаемые способ и устройство могут использовать преимущество способа, заключающееся в способности переупорядочения [1, N] селекторных импульсов дальности в пределах частотного интервала [0, PRF] при числе переупорядочений до N-1 путем получения дополнительных наборов спектров для различающихся значений М, последовательно во времени с одновременным использованием множественных с разными значениями М и (или) путем использования передач при ортогональных поляризациях передачи, так что величины N, а и b остаются постоянными.

[00182] Каждая произведенная таким образом сложная серия данных может быть обработана различными способами для извлечения требуемой информации о распределении дальностей отраженных от целей сигналов и спектральных свойств таких отраженных сигналов, обработка которых начинается, например, с формирования сложного спектра высокого разрешения для каждого из одного или большего числа наборов данных, представляющих одно время подсветки цели на группу целей, при этом такой спектр высокого разрешения удобно формируем с помощью преобразования Фурье в отношении расширенных сложных

серий, взвешенных с помощью функции отсечения, такой как окно Чебышева, пригодной для динамического диапазона и спектрального разрешения, требуемых желаемым анализом.

[00183] Такой сложный спектр может представлять все типы целей, как точечных, так и протяженных, и интегрировать такие цели насколько возможно в соответствии со свойствами спектра отраженных сигналов, так как передаваемый энергетический сигнал для данного спектра состоит из импульсов постоянной частоты. Из этого может быть получен сложный спектр из (или с помощью) дополнительных наборов данных: спектр мощности, равный квадрату амплитуды сложного спектра; автоковариационная функция, равная преобразованию Фурье в отношении отсеченного путем организации окна сегмента спектра мощности, содержащего особые признаки спектра для одного селекторного импульса дальности;

серия для одного интервала дальности из обратного преобразования Фурье отсеченного путем организации окна сегмента сложного спектра; и эти наборы данных могут быть использованы различным образом для характеризации спектров отраженных сигналов в каждом интервале дальности.

[00184] В случае, если спектры отраженных сигналов в каждом интервале дальности r ограничены до особых признаков в пределах частотного интервала шириной 1/NT Гц центрированы на номинальной центральной частоте для их соответствующих селекторных импульсов дальности r, равной Mr/NT по модулю PRF Гц, то нет неоднозначностей дальности и все спектры могут быть охарактеризованы интенсивностью отраженных сигналов, центральной частотой, шириной спектра или другими характеристиками с помощью, например, такого способа, как обработка импульсных пар восстановленных временных серий для каждого одного селекторного импульса с использованием данных от одного значения М. Когда спектры отраженных сигналов превышают такие ограничения на скромные величины, для устранения неоднозначностей требуется два значения М, такие как +1 и -1, так как эти два значения обеспечивают обработку допплеровских сдвигов относительно переноса частоты, осуществляемого фазовыми последовательностями с разными знаками в двух случаях, обеспечивая устранение неоднозначностей. Если спектры отраженных сигналов для различающихся дальностей наложены друг на друга в одной или большем числе точек спектра, то ввиду больших значений ширины спектра или больших значений допплеровского сдвига использование различных значений М может разрешить такие наложения с помощью переупорядочения спектров селекторных импульсов дальности до некоторой степени, зависящей от количества интервалов дальности со значительными отраженными энергетическими сигналами, так как для характеризации отраженного сигнала требуется только одно спектральное представление без перекрывания; по отношению к сегменту спектра могут быть применены также и другие приемы, такие как аппроксимация по методу наименьших квадратов применительно к гауссовым или параболическим кривым.

[00185] В случаях очень больших значений допплеровского сдвига или очень больших значений ширины спектра, спектры для некоторой совокупности значений М могут быть наложены для конкретного интервала дальности r, при этом каждый спектр отрегулирован при нулевой допплеровской скорости для этого интервала дальности, и минимум ансамбля спектров определит энергию, вносимую из этого интервала дальности в виде спектра, несколько смещенного вниз по энергии на вычисляемую величину благодаря минимальной функции; в этом случае есть вероятность возникновения ложных пиков ввиду возможности перекрываний спектров отраженного сигнала от иных, чем r, дальностей, и эта вероятность уменьшается при использовании большего числа значений М или увеличивается при высокой доле интервалов дальности со значительными отраженными сигналами и (или) широким окном поиска в допплеровском сдвиге для пика; известные области свободной от отраженного сигнала дальности могут быть использованы для создания комбинаций М с целью исключения возникновения (или гарантирования невозникновеия) ложных образов объектов.

[00186]

интервал Т может быть такой длины по отношению к ширине t импульса, что есть возможность только одного интервала приема длительностью приблизительно t секунд, и в этом интервале время t составляет значительную долю от общего интервала T, например, 30%, так что передатчик эхолокационной системы обеспечивает очень высокие коэффициенты заполнения импульсов. интервал Т может быть достаточно длительным, чтобы обеспечить множественные интервалы приема длительностью приблизительно t секунд после передачи каждого импульса, при этом серии приема каждого такого субинтервала подвергаются обработке отдельно тем же способом, который описан выше, при этом такая работа удобна для передатчиков, не обеспечивающих коэффициенты заполнения приблизительно 30%.

[00187] Передатчик(и) и приемник(и) могут быть отделены друг от друга или разделены иным образом, например, путем использования бистатических или мультистатических конфигураций, так что передатчик(и) может (могут) работать непрерывно, при этом последовательность фазово-модулированных передаваемых импульсов содержит идущие подряд импульсы длительностью t секунд или слегка перекрывающиеся импульсы в случае импульсов сложной формы, при этом периоды приема для приемника содержат следующие друг за другом периоды длительностью приблизительно t секунд, и при такой работе передатчик обеспечивает коэффициент заполнения 100%.

[00188] Этот режим может быть несколько модифицирован для целей с очень большой дальностью, например, для искусственных спутников Земли, когда местные отраженные сигналы, не представляющие интереса, сопровождаются долгими интервалами дальности без отраженных сигналов, до тех пор пока не придет первый отраженный сигнал от цели, передатчик может работать со следующими один за другим импульсами в только что описанном режиме непрерывно в течение некоторого интервала до момента прибытия отраженных от цели сигналов, достаточных для устранения местных отраженных сигналов, сопровождаемых интервалом приема, равным длительности интервала передачи.

[00189] Передаваемая волновая энергия может быть представлена электромагнитными волнами, которые могут иметь любую длину волны и быть как когерентными, так и некогерентными, модулированными когерентными волнами.

[00190] Из изложенного выше должно быть понятно, что предлагаемый способ, осуществляемый с помощью системы или компьютерного программного продукта может содержать операцию генерирования повторяющейся последовательности N импульсов постоянной частоты для двух или большего числа значений константы М (а) последовательно во времени, (б) одновременно, с использованием ортогональных поляризаций волн, (в) одновременно, с использованием многочастотных несущих сигналов, которые являются по отдельности фазово-модулированными, или (г) с помощью любых сочетаний пунктов (а), (б) и (в).

[00191] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых на каждый передаваемый импульс приходится только один селекторный импульс дальности субинтервала приема, при этом принимаемая отраженная энергия включает все принимаемые отраженные энергетические сигналы от всех дальностей, а предлагаемый способ может дополнительно включать создание только одной

серии и спектра.

[00192] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых на каждый передаваемый импульс приходится два или большее число селекторных импульсов дальности субинтервала приема, при этом фазовая модуляция принимаемой отраженной энергии может быть приложена к упомянутым двум или большему числу селекторных импульсов дальности отдельно, а предлагаемый способ может дополнительно включать создание двух или большего числа

серий и спектров.

[00193] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых t равно Т, что может считаться случаем непрерывных импульсов с коэффициентом заполнения 100%, и предлагаемый способ может дополнительно включать стадию передачи генерируемой повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты. Во время этой стадии передачи способ может включать операцию приема от объектов, отражающих передаваемую энергию, энергетического сигнала с помощью приемника, который отделен от сигнала передатчика физически и (или) изолирован по электромагнитной энергии.

[00194] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых генерирование повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты осуществляется с помощью передатчика, и предлагаемый способ дополнительно включает операцию приема от объектов, отражающих передаваемую энергию, энергетического сигнала с помощью приемника, который расположен вместе с передатчиком для моностатического режима работы.

[00195] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых генерирование повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты осуществляется с помощью одного или большего числа передатчиков, непрерывно передающих повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты, и предлагаемый способ дополнительно включает операцию приема от объектов, отражающих передаваемую энергию, энергетического сигнала с помощью одного или большего числа удаленных приемников для бистатического или мультистатического режимов работы.

[00196] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ дополнительно включает стадию передачи сгенерированной повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты в виде электромагнитных волн, звукового, радио-, оптического или другого колебательного сигнала, например, акустических волн или волн вибраций.

[00197] Возможны такие варианты осуществления предлагаемого изобретения, в которых способ дополнительно включает стадию передачи сгенерированной повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты в виде фазово-модулированных когерентных колебательных сигналов или некогерентных несущих колебательных сигналов, модулированных когерентными фазово-модулированными колебательными сигналами.

[00198] На фиг. 24 изображена блок-схема системы 2400 обработки данных, относящаяся к эхо-дальнометрической системе, в которой могут быть реализованы рассматриваемые в качестве примера процессор обработки сигналов 119 и (или) процессор обработки сигналов 512. Система 2400 обработки данных может содержать коммуникационную шину 2402. Эта коммуникационная шина 2402 выполнена с возможностью обеспечивать связь между процессорным блоком 2404 системы обработки сигналов эхо-дальнометрической системы, запоминающим устройством 2406, устройством постоянного хранения информации 2408, блоком связи 2410, блоком ввода-вывода 2412 и устройством визуального отображения 2414. Упомянутые запоминающее устройство 2406, устройство постоянного хранения информации 2408, блок связи 2410, блок ввода-вывода 2412 и устройство визуального отображения 2414 представляют собой примеры ресурсов, доступных для процессорного блока 2404 через коммуникационную шину 2402.

[00199] Упомянутый процессорный блок 2404 выполнен с возможностью исполнять команды программного обеспечения, которое может быть загружено в запоминающее устройство 2406 из устройства хранения, такого как устройство постоянного хранения информации 2408. Процессорный блок 2404 может быть реализован в виде ряда процессоров, в виде многоядерного процессора, или же в виде процессора какого-нибудь другого типа, в зависимости от конкретного исполнения. Кроме того, процессорный блок 2404 может быть реализован в виде ряда гетерогенных процессорных систем, в которых главный процессор может быть расположен на одном кристалле со вспомогательными процессорами. В качестве еще одного иллюстративного примера процессорный блок 2404 может быть реализован в виде симметричной многопроцессорной системы, содержащей некоторую совокупность процессоров одного и того же типа.

[00200] Упомянутое запоминающее устройство 2406 и устройство постоянного хранения информации 2408 представляют собой примеры устройств хранения информации 2416. Устройство хранения информации представляет собой часть аппаратных средств, способную хранить на временной или постоянной основе информацию, например, такую как данные, программный код в функциональной форме и другую подходящую информацию.

[00201] Устройства хранения информации 2416 могут при рассмотрении данных примеров называться также машиночитаемыми средами хранения информации. В этих примерах запоминающее устройство 2406 может быть реализовано, например, в виде запоминающего устройства с произвольным доступом, или же в виде любого другого подходящего кратковременного или долговременного устройства памяти. Упомянутое устройство постоянного хранения информации 2408 может иметь разную форму реализации в зависимости от конкретного применения.

[00202] Устройство постоянного хранения информации 2408 может, например, содержать один или большее число компонентов или устройств. Например, устройство постоянного хранения информации 2408 может быть реализовано в виде жесткого диска, устройства флеш-памяти, перезаписываемого оптического диска, переписываемой магнитной ленты, или же некоторой комбинации этих реализаций. Среды, используемые устройством постоянного хранения информации 2408, или устройство, в котором содержится среда хранения информации, может быть съемным. В качестве машиночитаемых сред хранения информации могут быть использованы, например, съемный оптический диск или съемная карта флеш-памяти, или же для устройства постоянного хранения информации 2408 может быть использован съемный накопитель на жестком диске.

[00203] Упомянутый блок связи 2410 в рассматриваемых примерах может быть выполнен с возможностью обеспечения связи с другими системами или устройствами обработки информации. В этих примерах блок связи 2410 может быть реализован в виде сетевой карты интерфейса. Блок связи 2410 может обеспечивать связь с помощью физических и (или) беспроводных линий связи.

[00204] Упомянутый блок ввода-вывода 2412 выполнен с возможностью осуществлять ввод и вывод информации совместно с другими устройствами, которые могут быть соединены с системой 2400 обработки данных. Например, блок ввода-вывода 2412 может быть выполнен с возможностью обеспечивать соединение для пользовательского ввода через посредство клавиатуры, манипулятора типа «мышь» и (или) некоторых других подходящих устройств ввода. Кроме того, блок ввода-вывода 2412 может быть выполнен с возможностью отправлять выходной сигнал на печатающее устройство. Упомянутое устройство визуального отображения 2414 выполнено с возможностью визуального представления информации для пользователя.

[00205] В упомянутом устройстве хранения информации 2416 могут храниться команды программного кода для операционной системы, программного приложения, и (или) программы, и это устройство хранения информации может быть соединено с процессорным блоком 2404 через коммуникационную шину 2402. В рассматриваемых иллюстративных примерах осуществления предлагаемого изобретения упомянутые команды программного кода могут быть представлены в функциональной форме в устройстве постоянного хранения информации 2408. Эти команды загружаемы в запоминающее устройство 2406 для исполнения процессорным блоком 2404. Разные варианты осуществления предлагаемого способа могут быть реализованы процессорным блоком 2404 с использованием исполняемых команд программного кода, которые могут находиться в запоминающем устройстве, таком как запоминающее устройство 2406, или же быть переданными в запоминающее устройство из устройства постоянного хранения информации.

[00206] Эти команды программного кода могут быть названы также компьютерными командами, исполнимым программным кодом, или машиночитаемым программным кодом, который может быть прочитан и исполнен процессором процессорного блока 2404. В разных вариантах осуществления предлагаемого изобретения этот программный код может присутствовать в разных физических или машиночитаемых средах, таких как запоминающее устройство 2406 или среда устройства постоянного хранения информации 2408.

[00207] Команды программного кода 2418 в функциональной форме могут находиться в машиночитаемой запоминающей среде 2420, которая может быть съемной, и могут быть загружаемы в систему 2400 обработки данных или передаваемы в нее для исполнения процессорным блоком 2404. В рассматриваемых иллюстративных примерах команды программного кода 2418 и машиночитаемая среда 2420 могут образовывать компьютерный программный продукт 2422. В одном из таких примеров машиночитаемая запоминающая среда 2420 может представлять собой машиночитаемую среду хранения данных 2424 или машиночитаемую сигнальную среду 2426.

[00208] Упомянутая машиночитаемая среда хранения данных 2424 может содержать, например, оптический или магнитный диск, установленный в дисковод или другое устройство, являющееся частью устройства постоянного хранения информации 2408, для передачи на устройство хранения данных, такое как накопитель на жестком диске, являющееся частью устройства постоянного хранения информации 2408. Кроме того, машиночитаемая среда хранения данных 2424 может принимать вид устройства постоянного хранения информации, содержащего среду хранения, такую как накопитель на жестком диске, карта флеш-памяти, или устройство флеш-памяти, которая соединена с системой 2400 обработки данных. В некоторых случаях машиночитаемая среда хранения данных 2424 может не быть отъединяемой от системы 2400 обработки данных.

[00209] В рассматриваемых примерах осуществления предлагаемого изобретения машиночитаемая среда хранения данных 2424 может быть реализована на физическом или осязаемом средстве хранения данных, используемом для хранения команд программного кода 2418, а не в виде среды, которая распространяет или передает команды программного кода 2418. Машиночитаемая среда хранения данных 2424 может называться также машиночитаемым осязаемым средством хранения данных или машиночитаемым физическим средством хранения данных. Иначе говоря, машиночитаемая среда хранения данных 2424 может представлять собой такую среду, которую человек может пощупать.

[00210] В альтернативном варианте команды программного кода 2418 могут передаваться в систему 2400 обработки данных через посредство машиночитаемой сигнальной среды 2426. Упомянутая машиночитаемая сигнальная среда 2426 может представлять собой, например, распространяемый информационный сигнал, содержащий команды программного кода 2418. Машиночитаемая сигнальная среда 2426 может быть, например, электромагнитным сигналом, оптическим сигналом, сигналом напряжения и (или) сигналом любого другого подходящего типа. Эти сигналы могут передаваться по каналам связи, таким как беспроводные каналы связи, оптоволоконный кабель, коаксиальный кабель и (или) канал связи любого другого подходящего типа. Иначе говоря, в рассматриваемых иллюстративных примерах каналы связи и (или) соединения могут представлять собой физическую структуру или быть беспроводными.

[00211] В некоторых иллюстративных примерах команды программного кода 2418 могут загружаться в устройство постоянного хранения информации 2408 с помощью сети с другого устройства или системы обработки данных через машиночитаемую сигнальную среду 2426 для использования в системе 2400 обработки данных. Например, программный код, хранимый в машиночитаемой сигнальной среде в серверной системе обработки данных может быть загружено с помощью сети с сервера в систему 2400 обработки данных. Система обработки данных, обеспечивающая команды программного кода 2418, может представлять собой компьютер-сервер, компьютер-клиент, или некоторое другое устройство, выполненное с возможностью хранения и передачи команд программного кода 2418.

[00212] Не следует понимать так, что различные компоненты, упоминаемые при описании системы 2400 обработки данных, налагают архитектурные ограничения на возможные пути реализации различных вариантов осуществления предлагаемого изобретения. Различные иллюстративные варианты осуществления предлагаемого изобретения могут быть реализованы в системе обработки данных, содержащей некоторые компоненты в дополнение к тем, которые описываются в связи с системой 2400 обработки данных и (или) вместо них. Другие указанные на фиг. 24 компоненты могут отличаться от рассматриваемых в иллюстративных примерах. Различные варианты осуществления предлагаемого изобретения могут быть реализованы с использованием любого аппаратного устройства или системы, способной исполнять команды программного кода. В одном иллюстративном примере осуществления система 2400 обработки данных может содержать органические компоненты, соединенные с неорганическими компонентами и (или) может целиком состоять из органических компонентов, исключая человека. Например, устройство хранения информации может состоять из органического полупроводника.

[00213] В другом иллюстративном примере процессорный блок 2404 может быть реализован как аппаратный блок, имеющий схемы, изготовленные или приспособленные для конкретного использования, например, в виде встроенного программного обеспечения («зашитых» программ). С помощью аппаратных средств этого типа обеспечена возможность выполнения нужных операций без того, чтобы для этого загружать в запоминающее устройство программный код из устройства для хранения информации.

[00214] Например, когда процессорный блок 2404 реализован как аппаратный блок, он может представлять собой систему схем, специфицированную для приложения интегральную схему, программируемое логическое устройство или же аппаратное средство некоторого другого подходящего типа, выполненное с возможностью выполнять ряд операций. При этом программируемое логическое устройство может быть выполнено с возможностью выполнять ряд операций. Это устройство позже может быть реконструировано для других целей, или же оно может быть постоянно использовано для выполнения ряда операций. В качестве примеров такого программируемого логического устройства могут быть упомянуты, в частности, программируемая логическая матрица, программируемая в условиях эксплуатации логическая матрица, программируемая в условиях эксплуатации матрица временных селекторов, или же другие подходящие аппаратные средства. При таких вариантах осуществления отпадает необходимость в командах программного кода 2418, так как процессы, требуемые для осуществления различных вариантов, могут быть реализованы в аппаратном модуле.

[00215] В еще одном иллюстративном примере процессорный блок 2404 может быть реализован с использованием комбинации процессоров, находящихся в компьютерах и аппаратных модулях. Процессорный блок 2404 может иметь ряд аппаратных модулей и ряд процессоров, которые приспособлены для исполнения команд программного кода 2418. При таком решении некоторые процессы могут быть реализованы в аппаратных модулях, в то время как другие процессы могут быть реализованы в процессорах.

[00216] В еще одном иллюстративном примере для реализации коммуникационной шины 2402 может быть использована система шин, состоящая из одной или большего числа шин, такая как системная шина или шина ввода-вывода. Разумеется, эта система шин может быть реализована с использованием архитектуры любого подходящего типа, который обеспечивает возможность передачи данных между разными компонентами или устройствами, присоединенными к этой системе шин.

[00217] Кроме того, упомянутый блок связи 2410 может включать ряд устройств, способных передавать данные, ряд устройств, способных принимать данные, или же ряд устройств, способных как передавать, так и принимать данные. Блок связи 2410 может представлять собой, например, модем или сетевой адаптер, два сетевых адаптера, или же некоторую их комбинацию. Кроме того, может быть использовано запоминающее устройство, например, запоминающее устройство 2406, или же может быть использовано сверхоперативное запоминающее устройство, такое как находящееся в интерфейсе и контроллере-концентраторе памяти, которые могут присутствовать в коммуникационной шине 2402.

Реферат

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для передачи повторяющейся последовательности из N импульсов постоянной частоты шириной t секунд при интервале между импульсами T секунд. Технический результат состоит в повышении надежности принимаемых сигналов за счет сохранения полосы частот отраженного сигнала. Для этого каждый импульс в этой последовательности имеет конкретную постоянную фазу, соответствующую квадратичной последовательности чередования фаз, и эта фаза применима к каждому импульсу в некотором первом смысле модуляции. Этот способ включает операцию фазового модулирования отраженного энергетического сигнала, принимаемого от одного или большего числа объектов, отражающих передаваемую повторяющуюся последовательность из N импульсов постоянной частоты в некотором втором смысле модуляции, противопоставляемом упомянутому первому смыслу модуляции. Способ включает операцию продуцирования из модулированных принятых отраженных энергетических сигналов N уникальных и дискретных переносов частоты принятого отраженного энергетического сигнала как функции дальности r до отражающих объектов, величина которых кратна 1/NT Гц, и эти переносы частоты могут сохранить спектр принимаемого отраженного энергетического сигнала, образуя в комбинации сложный частотный спектр сигнала. 2 н. и 26 з.п. ф-лы, 24 ил.

Формула