350 rub
Journal Nonlinear World №7 for 2010 г.
Article in number:
Theoretical and Experimental Esitmation of Object Scattering Cross Section against the Background of Obstructive Reflections
Keywords:
millimetric and centimetric radio waves
radiolocation station
multiposition radiolocation
remote sensing
underlying surface
spectral characteristics
scattering cross-section
Authors:
N.S. Akinshin, R.P. Bystrov, A.A. Potapov
Abstract:
An analysis of domestic and foreign publications, currently is held numerous theoretical and experimental research aimed at accelerating the development of radar technology. Moreover, for the successful implementation of radar systems, detection and identification of ground objects require study the energy and spectral characteristics of reflection and scattering of centimeter and millimeter radio waves by terrestrial objects on a background of different types of underlying surfaces and local items that are the basis for evaluating the EPR facilities and specific EPR interfering backgrounds.
The article highlights selected results of many years of theoretical and experimental studies of the above questions. In dealing with recognition of classes of mobile and fixed, as well as selection of slowly moving objects associated with the evaluation of the ESR on a background of interfering reflections, a modeling of the earth's surface reflection was performed, object model vehicles (cars, armored vehicles, etc.), as well as rights. Calculated on the basis of the proposed models integral distribution functions show that the limits of changes of mean-square width of the spectra of signals reflected from different classes have significant differences.
One of biggest challenges in radar is the detection of slowly moving objects (at a rate less than 4-5 km/h). The paper analyzes and experiments with two methods of selection of slowly moving objects: the method of time-averaged reflected coherent signals and method of using the secondary emission properties in the direction of propagation of electromagnetic waves.
It is shown that at millimeter wavelengths in comparison with long-wavelength range (8 mm and 3 cm) appears an excellent opportunity to detect non-moving objects with the engine running. To study the detection of non-moving objects with the running engine developed a model of fixed oscillating object. It is shown that the radar, having a transmitting system with a generator that provides high stability within 10-9 ... 10-10, can be successfully used to detect a slow-moving or stationary with the engine facilities.
On the basis of special experimental studies and analysis of information data on the radar characteristics of typical objects (tracked and wheeled armored vehicle) are shown results of the study reflect the properties of ground objects.
The features of the characteristics of the EPR at multiposition radar are described. These studies show that the obtained mathematical relationships for multiposition radar systems are the logical consistency with existing concepts, defining the characteristics of the object.
The practical usefulness of the proposed work features multi-position ESR is that it allows in a matrix form to calculate the signal level at the input multi-position system, describe the model inputs (in matrix representation) and to form a radar picture of the object for further recognition.
There is no doubt that the introduction of multiposition radar, requires further development of the theory of multiposition radar and extensive experimental studies.
Pages: 409-450
References
- Propagation of Short Radio Waves. / Ed. by D.E. Kerr (M.I.Т. Rad. Lab. Ser. V. 13). N.Y.: McGraw - Hill. 1951 (Русский перевод: Распространение ультракоротких волн) / пер.с англ., под ред. Б.А. Шиллерова. М.: Сов. радио. 1954.
- Beckman P., Spizzichino A. The Scattering of Electromagnetic Waves from Rough Surfaces. Oxford: Bergamot Press. 1963.
- Ruck G.T., Barrick D.E., Stuart W.D., Krichbaum O.K. Radar Gross Section Handbook. N.-Y.: Plenum Press. 1970. V. 1, 2.
- Long M.W. Radar Reflectivity of Land and Sea. Ma.: Lexington Books. 1975.
- Кулемин Г.П., Разсказовский В.Б. Рассеяние миллиметровых радиоволн поверхности Земли под малыми углами. Киев: Наукова думка. 1987.
- Потапов А.А. Спецтема // Автореферат диссертации - канд. техн. наук. М.: МФТИ. 1989; Потапов А.А.Синтез изображений земных покровов в оптическом и миллиметровом диапазонах волн // Дис. ... докт. физ.-мат. наук. М.: ИРЭ РАН. 1994.
- Потапов А.А. Радиофизические эффекты при взаимодействии электромагнитного излучения миллиметрового диапазона волн с окружающей средой // Зарубежная радиоэлектроника. 1992. № 8. С. 36-76; № 9. С. 4-28; № 11. С. 23-48; 1993. № 3. С. 36-48; № 7-9. С. 32-49; 1994. № 7/8. С. 11-30; 1995. № 1. С. 27-36 (журнальный вариант монографии).
- Акиншин Н.С., Румянцев В.Л., Процюк С.В. Методы построения систем обнаружения негауссовских сигналов // Тула: ЗАО НПФ Лидар. 1999.
- Быстров Р.П. Радиолокационные системы обнаружения наземных объектов в короткой части миллиметрового диапазона радиоволн. М.: Изд. «Технология», РАРАН. Т.1. 2002.
- Быстров Р.П., Потапов А.А., Соколов А.В.Миллиметровая радиолокация с фрактальной обработкой сигналов. М.: Радиотехника. 2005.
- Павельев В.А., Халинов Д.В. Рассеяние электромагнитных волн миллиметрового диапазона природными и антропогенными объектами / под ред. д.т.н. В.Л. Солунина. М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2009.
- Trebits R.N., Hayes R.D., Bomar L.C.Mm-Wave Reflectivity of Land and Sea // Microwave Journal. 1978. V. 21, № 8. C. 49, 52, 53, 83.
- Андреев Г.А., Потапов А.А., Хохлов Г.И. Статистические характеристики миллиметровых волн, отраженных растительностью // Радиотехника и электроника. 1982. T. 27. № 10. C. 1863-1868.
- Андреев Г.А., Потапов А.А. Миллиметровые волны в радиолокации // Зарубежная радиоэлектроника. 1984. № 11. C. 28-62.
- Коростелев В.С., Хлопов Г.И., Шестопалов В.П. Экспериментальное исследование спектральных характеристик когерентных сигналов, отраженных от растительности в коротковолновой части миллиметрового диапазона // Изв. вузов. Сер. Радиофизика. 1990. T. 33. № 8. C. 895-901.
- Потапов А.А. Применение модулированных миллиметровых волн для формирования и идентификации изображений // Радиотехника. 1989. № 12. C. 61-64.
- Потапов А.А. Исследование влияния растительного покрова на обратно рассеянное поле
миллиметровых волн // 1991.
Т. 36. № 2. C. 239-246. - Павельев В.А., Потапов А.А. Влияние земной поверхности на структуру импульсного сигнала в диапазоне миллиметровых волн // Радиотехника и электроника. 1994. T. 39, № 4. C. 573-582.
- Ковалев Ю.М., Котенев В.И., Глаголев О.А. Методы повышения эффективности обнаружения диэлектрических аномалий // Сборник НТК № 14 ТАИИ. Тула, ТАИИ. 2003. С. 176-181.
- Ковалев Ю.М.,
Мамон Ю.И., Глаголев О.А., Викторов А.В.Анализ результатов экспериментальных измерений отражающих свойств
радиолокационных целей, обладающих «нелинейными» свойствами // НТС № 20 ТАИИ.
Тула: ТАИИ. 2003.
С. 83-85. - Ковалев Ю.М., Казаков А.Д., Хомяков А.В., Глаголев О.А. Методика радиолокационного измерения деполяризующих свойств нелинейных рассеивателей // НТС межведомственной конф. на V Междунар. выставке «Граница ? 2003» (Проблемы развития вооружений, военной и специальной техники пограничной службы ФСБ России). М.: ФПС. 2003. С. 151-153.
- Штагер Е.А., Чаевский Е.В. Рассеяние волн на телах сложной формы. М.: Сов. радио. 1974.
- Акиншин Н.С., Румянцев В.Л., Процюк С.В. Поляризационная селекция и распознавание радиолокационных сигналов. Тула: ЗАО НПФ «Лидар». 2000.
- Акиншин Н.С., Румянцев В.Л., Процюк С.В. Методы построения систем обнаружения негауссовских сигналов. Тула: ЗАО НПФ «Лидар». 1999.
- Antifeev V.N., Borsov A.B., Bystrov R.P., еt. al. The Analysis of Radar-Tracking Scenes via Mathematical Simulation Method /Int. Sym. MSMW. Kharkov (Ukraine). 1998. V. 2. P. 496.
- Антифеев В.Н. Анализ радиолокационных характеристик объектов сложной
пространственной конфигурации // Труды
5-й Междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». Воронеж: 1999. Т. 2. С. 1093-1098. - Борзов А.Б. Анализ вкладов отдельных элементов объекта сложной формы в общем поле рассеяния коротких радиоволн методом цифрового моделирования // Вопросы защиты информации. 1995. Вып. 3(30). С. 20-22.
- Мировицкий Д.И., Торгованов В.А. Черкунова Г.П. Оптическое моделирование отражения и рассеяния радиоволн СВЧ-диапазона // Радиотехника и электроника. 1979. T. 2. № 1. C. 39-51.
- Антифеев В.Н. Математическая модель рассеяния электромагнитных волн на объектах сложной формы // Электромагнитные волны и электронные системы. 1998. № 10. C. 39-54.
- Kozlov A.I., Ligthart L.P., Logvin A.I. Modeling and Verification of Earth-Based Radar Objects. V. 2, - Electrodynamic characteristics derived from physical characteristics?. Moscow, MSTUCA. Delft. TUD. 1998.
- Kozlov A.I., Ligthart L.P., Logvin A.I. Modeling and Verification of Earth-Based Radar Objects. V. 3 - Relation between the electrodynamics characteristics and the radar polarization state?. Moscow. MSTUCA. Delft. TUD. 1998.
- Kozlov A.I., Ligthart L.P., Logvin A.I. Modeling and Verification of Earth-Based Radar Objects. V. 4, - Deterministic and Stochastic modeling of objects?. Moscow, MSTUCA. Delft. TUD. 1998.
- Ulaby F.T., Dobson M.C. Handbook of Radar Scattering Statistics for Terrain. N.-Y.: Artech House. 1992.
- Kozlov A.I., Ligthart L.P., Logvin A.I. Modeling and Verification of Earth-Based Radar Objects. V. 16, - Comparisons between theory and experiment?. Moscow: MSTUCA. Delft. TUD. 2000.
- Быстров Р.П., Румянцев В.Л, Петров А.В.,Садыков Р.Р. Метод обработки когерентных сигналов при обнаружении слабо рассеивающих наземных объектов // Научный вестник МГТУ ГА. 2000. №24. C. 112-125.
- Бункин Б.В., Реутов А.П., Потапов А.А. и др.Вопросы перспективной радиолокации (Коллективная монография). М.: Радиотехника. 2003.
- Быстров Р.П. Радиолокационные системы обнаружения наземных объектов в короткой части миллиметрового диапазона радиоволн. В 2-х томах. М.: РАРАН, «Технология». 2002. Т.2.
- Быстров Р.П., Дмитриев В.Г., Потапов А.А., Соколов А.В. Проблемы радиолокационного обнаружения малоконтрастных объектов // Вопросы перспективной радиолокации. М.: Радиотехника. 2003. С. 20-48.
- Быстров Р.П., Лапаев Н.Г., Самойлов С.И., Соколов А.В. Обнаружение слабоотражающих наземных объектов на основе метода фоновой радиолокации // Вопросы перспективной радиолокации. М.: Радиотехника. 2003. С. 119-131.
- Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. М.: Радио и связь. 1993.
- Быстров Р.П., Самойлов С.И., Соколов А.В. Эффективная площадь рассеяния объектов при многопозиционном радиолокационном наблюдении // Вопросы перспективной радиолокации. М.: Радиотехника. 2003. С. 226-239.
- Вишин Г.М. Многочастотная радиолокация. М.: Воениздат.1973.
- Самойлов С.И. Измерения бистатических эффективных поверхностей рассеяния сложных объектов // Электромагнитные волны и радиоэлектронные системы. 2000. Т. 5. № 2. С. 64-68.
- Справочник по радиолокации. В 4-х томах / под. ред. М. Сколника. Т.1. Основы радиолокации. М.: Сов. радио. 1976.