RU2516221C2

RU2516221C2 - Method of measuring scattering cross-section of objects and multiposition radar measurement system for realising said method

Info

Publication number: RU2516221C2
Application number: RU2012101358/07A
Authority: RU
Inventors: Виктор Анатольевич Савинов; Галина Николаевна Акиньшина; Виталий Викторович Тихонов
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2014-05-20
Also published as: RU2012101358A

Abstract

FIELD: physics, navigation.

SUBSTANCE: invention relates to measurement of radar characteristics of objects and can be used to measure both monostatic and bistatic scattering cross-section of irregularly shaped test objects with as applied to multiposition radar systems. The result is achieved due to that, in the existing method of measuring the scattering cross-section of test objects, which involves irradiating the test object with a pulsed signal of fixed wavelength, fixed power and fixed linear basis polarisation, emitted by an antenna of a measurement radar station in the direction of the test object, re-emission of the signal scattered by the test object from a direction corresponding to a given divergence angle of the radio-measuring radar system in the horizontal plane, using a system of M passive repeaters in the direction of the receiving antenna of a distributed receiving device, receiving said signal separately from each passive repeater, recording with subsequent comparison of power values of the signals scattered by the test object and a calibration reflector with a known bistatic scattering cross-section, mounted at the location of the test object in place of it, the test object is further irradiated with pulsed signals of fixed power and fixed polarisation of N-1 measurement radar stations of fixed wavelength; the signal scattered by the test object for corresponding divergence angles is re-reflected by a system of passive repeaters with low (less than 30 dB) side-lobe levels of a bistatic scattering indicatrix, mounted on a special measurement path, which provides quasi-planar distribution of electromagnetic field on one line which coincides with a fixed direction of optical axes of a system of receiving antennae of distributed receiving devices, which overlap with the wavelength range λ_N, wherein from the divergence angle γ_m corresponding to the point of installation of each passive repeater, time selection of signals from each passive repeater at distributed receiving devices is performed through path difference of beams on paths R_2m and R_3m; the power of each coinciding and orthogonally polarised component is received and measured, compared with the power of signals of corresponding polarisation, reflected from the calibration reflector with a known bistatic scattering cross-section on corresponding polarisation, and the power of the coinciding and orthogonally polarised component of signals scattered by the test object and the calibration reflected is recorded, and the test object or calibration reflector is alternately rotated in the horizontal plane at fixed values of the orientation angle in the vertical plane, and when processing measurement results, the current orientation of the test object or calibration reflector is considered for all analysed values of divergence angles and wavelengths, as well as the mutual position of each measurement radar station relative to the test object and each passive repeater. The result is also achieved due to that the multiposition radar measurement system, designed to realise the method of measuring the scattering cross-section, is made in a certain manner based on the existing local hardware components and does not require large material expenses.

EFFECT: broader functional capabilities by providing simultaneous measurement of both monostatic and bistatic scattering cross-section of a test object at multiple divergence angles on coinciding and orthogonal polarisations of a linear basis at multiple wavelengths while reducing the measurement error.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области измерений радиолокационных характеристик объектов и может быть использовано для измерений как моностатической, так и бистатической эффективной площади рассеяния (ЭПР) исследуемых объектов сложной формы применительно к многопозиционным радиолокационным системам.The invention relates to the field of measuring the radar characteristics of objects and can be used to measure both monostatic and bistatic effective scattering areas (EPR) of the studied objects of complex shape as applied to multi-position radar systems.

Известны способы измерения бистатической ЭПР исследуемых объектов узкополосными импульсными и непрерывными зондирующими сигналами и радиолокационные измерительные комплексы (РИК) для их реализации в некотором фиксированном поляризационном базисе [Марлоу, Ватсон, Ван-Хозер. Комплекс RATSCAT для измерения радиолокационного поперечного сечения целей. ТИИЭР, 1965, т.53, 8, стр.1231…1232; Е.И. Майзельс, В.В. Торгованов. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. М., Сов. Радио, 1972, стр.166…175; Шетне К., Маунт В. Двухпозиционный метод измерения радиолокационного поперечного сечения моделей натуральной величины / ТИИЭР, 1965, №8 стр.1231].Known methods for measuring the bistatic EPR of the studied objects by narrow-band pulsed and continuous sounding signals and radar measuring systems (RIC) for their implementation in some fixed polarization basis [Marlow, Watson, Van Hozer. RATSCAT complex for measuring radar cross-section of targets. TIIER, 1965, vol. 53, 8, p. 1231 ... 1232; E.I. Meisels, V.V. Merchants. Measuring the dispersion characteristics of radar targets. M., Sov. Radio, 1972, p. 166 ... 175; Shetne K., Mount V. On-off method for measuring radar cross-section of full-size models / TIIER, 1965, No. 8 p.1231].

Сущность способа с использованием узкополосных и непрерывных зондирующих сигналов [Марлоу, Ватсон, Ван-Хозер. Комплекс RATSCAT для измерения радиолокационного поперечного сечения целей. ТИИЭР, 1965, т.53, 8, стр.1231…1232; Е.И. Майзельс, В.В. Торгованов. Измерение характеристик рассеяния радиолокационных целей. М., Сов. Радио, 1972, стр.166…175] заключается в облучении исследуемого объекта радиолокационным сигналом фиксированной мощности и фиксированной поляризации со стационарного пункта, последующем приеме рассеянного исследуемым объектом сигнала с помощью приемного устройства разнесенного пункта, размещенного на соответствующем угле разноса в горизонтальной и вертикальной плоскости, его обработки и регистрации, с последующим сравнением мощностей сигналов, рассеянных исследуемым объектом и калибровочным отражателем с известной бистатической ЭПР, размещаемым в месте расположения исследуемого объекта, взамен его, на соответствующих углах разноса в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Дальность от стационарной и подвижной позиций РИК до исследуемого объекта определятся линейными размерами приемопередающих антенн и исследуемого объекта на рабочей длине волны.The essence of the method using narrow-band and continuous sounding signals [Marlow, Watson, Van Hozer. RATSCAT complex for measuring radar cross-section of targets. TIIER, 1965, vol. 53, 8, p. 1231 ... 1232; E.I. Meisels, V.V. Merchants. Measuring the dispersion characteristics of radar targets. M., Sov. Radio, 1972, p.166 ... 175] consists in irradiating the test object with a fixed power radar signal and a fixed polarization from a stationary site, then receiving the signal scattered by the test facility using a diversity receiver located at the respective separation angle in the horizontal and vertical plane, its processing and registration, followed by a comparison of the powers of the signals scattered by the test object and the calibration reflector with a known bistatic EPR, p located at the location of the investigated object, instead of it, at the corresponding separation angles in horizontal and vertical planes. The range from the stationary and mobile positions of the RIC to the object under study is determined by the linear dimensions of the transceiver antennas and the object under study at the operating wavelength.

Реализующий способ РИК включает стационарный пункт, оборудованный генератором импульсного или непрерывного сигнала, выход которого через антенный переключатель (коммутатор «прием-передача») соединен со входом приемо-передающей антенны, связанной по радиоканалу «облучающий сигнал - отраженный сигнал» с исследуемым объектом, выход приемопередающей антенны через тот же коммутатор соединен с приемным устройством, выход которого соединен с регистрирующим устройством и подвижную разнесенную подвижную позицию, оборудованную приемной антенной, выход которой соединен с приемным устройством, выход которого соединен с регистрирующим устройством. Синхронизация приемопередающего устройства стационарного пункта и приемного устройства подвижного пункта осуществляется с помощью кабельной линии связи или по радиоканалу на частоте, отличной от несущей частоты РИК. База разноса в типовых условиях открытого полигона составляет не более 2 км.The RIC method that implements includes a stationary station equipped with a pulse or continuous signal generator, the output of which is connected through an antenna switch (receive-transmit switch) to the input of the transmit-receive antenna connected via the "irradiating signal - reflected signal" radio channel to the object under study, output a transceiver antenna through the same switch is connected to a receiving device, the output of which is connected to a recording device and a mobile diversity mobile position equipped with a receiving antenna the one whose output is connected to a receiving device, the output of which is connected to a recording device. Synchronization of the transceiver of the stationary station and the receiver of the mobile station is carried out using a cable line or over the air at a frequency different from the carrier frequency of the RIC. The separation base under typical conditions of an open landfill is no more than 2 km.

Основным недостатком указанного способа и реализующего его РИК в части обеспечения измерений бистатической ЭПР для углов разноса больше 90° являются ограниченные возможности пространственно-временной селекции переотраженного от исследуемого объекта полезного сигнала на фоне зондирующего сигнала от передающего устройства передающего стационарного пункта на разнесенном приемном устройстве подвижной части РИК вследствие малой разности хода между ними. По этой причине измерения ограничиваются углами разноса в горизонтальной плоскости до 120°…140°. Для достижения углов разноса 170°…180° необходимо обеспечить селекцию рассеянного полезного сигнала на фоне зондирующего. Решение поставленной задачи принципиально возможно следующими известными способами:The main disadvantage of this method and its RIC in terms of providing bistatic EPR measurements for separation angles greater than 90 ° is the limited spatial and temporal selection of the useful signal reflected from the object under study against the background of the probing signal from the transmitting station of the stationary stationary station on the spaced receiving device of the moving part of the RIC due to the small difference in stroke between them. For this reason, the measurements are limited by separation angles in the horizontal plane to 120 ° ... 140 °. To achieve the separation angles of 170 ° ... 180 °, it is necessary to select the scattered useful signal against the background of the probing one. The solution of the problem is fundamentally possible in the following known ways:

обеспечением временной селекции переотраженного и прямого сигналов путем увеличения разности хода между ними;providing temporary selection of the reflected and direct signals by increasing the difference in stroke between them;

обеспечением фазовой селекции когерентных сигналов путем векторного вычитания, измеренных в точке приема, рассеянной исследуемым объектом и падающей ЭМВ при наличии и отсутствии исследуемого объекта, соответственно;providing phase selection of coherent signals by vector subtraction, measured at the receiving point scattered by the studied object and incident EMW in the presence and absence of the studied object, respectively;

обеспечением пространственной угловой селекции этих сигналов путем снижения уровня полей излучения и приема по боковым лепесткам передающей и приемной антенн разнесенного приемного устройства подвижной части РИК, соответственно.providing spatial angular selection of these signals by reducing the level of radiation fields and receiving on the side lobes of the transmitting and receiving antennas of the diversity receiver of the moving part of the RIC, respectively.

Действительно, разность хода прямого зондирующего и переотраженного объектом сигналов (ΔR) на разнесенном приемном устройстве подвижной части РИК определяется по формулеIndeed, the path difference of the direct sounding and reflected by the object signals (ΔR) at the diversity receiver of the moving part of the RIC is determined by the formula

$Δ R = (R_{1} + R_{2}) - \frac{R_{1} + R_{2} \cos (180^{o} - γ)}{\cos Θ_{Б}}$

, где

Δ R = (R_{one} + R_{2}) - \frac{R_{one} + R_{2} \cos (180^{o} - γ)}{\cos Θ_{B}}

where

$R_{3} = \frac{R_{4}}{\sin Θ_{Б}}$

- расстояние между передатчиком и приемником РИК;

R_{3} = \frac{R_{four}}{\sin Θ_{B}}

- the distance between the transmitter and the receiver RIC;

R₄=R₁sin(180°-γ) - кратчайшее расстояние между передатчиком и осью «приемник - исследуемый объект»;R ₄ = R ₁ sin (180 ° -γ) is the shortest distance between the transmitter and the axis "receiver - object under study";

R₁ - расстояние между передатчиком и исследуемым объектом;R ₁ is the distance between the transmitter and the object under study;

R₂ - расстояние между исследуемым объектом и приемником;R ₂ is the distance between the investigated object and the receiver;

$Θ_{Б} = a r c t g \frac{R_{2} \sin (180^{o} - γ)}{R_{1} + R_{2} \cos (180^{o} - γ)}$

- угол прихода прямого сигнала к оси «приемник - исследуемый объект»;

Θ_{B} = a r c t g \frac{R_{2} \sin (180^{o} - γ)}{R_{one} + R_{2} \cos (180^{o} - γ)}

- the angle of arrival of the direct signal to the axis "receiver - the investigated object";

γ - угол разноса РИК.γ is the separation angle of the RIC.

Расчеты показывают, что для обеспечения надежной временной селекции переотраженного и прямого сигналов при γ=170…175° в соответствии с известным условиемCalculations show that to ensure reliable temporary selection of the reflected and direct signals at γ = 170 ... 175 ° in accordance with the known condition

ΔR≥сτ_u, гдеΔR≥cτ _u , where

с - скорость распространения электромагнитных волн в свободном пространстве,C is the speed of propagation of electromagnetic waves in free space,

в результате R₂ - расстояние между передающей антенной и исследуемым объектом, например, при τ_u=0,3 мкс, должно быть R₂≥10000 м.as a result, R ₂ - the distance between the transmitting antenna and the object under study, for example, at τ _u = 0.3 μs, should be R ₂ ≥10000 m.

Решение задачи рассмотренным методом с помощью наземных РЛС вызывает серьезные трудности, обусловленные ограниченными возможностями пространственного разноса и сложностью обеспечения надежной синхронизации приемной и передающей аппаратуры.The solution of the problem by the considered method using ground-based radars causes serious difficulties due to the limited spatial separation capabilities and the difficulty of ensuring reliable synchronization of the receiving and transmitting equipment.

Реализация способа фазовой селекции переотраженного от исследуемого объекта сигнала путем векторного вычитания падающего поля из суммарного возможна только на базе разнесенной радиолокационной системы с внутренней (системной) когерентностью, создание которой для широкого диапазона длин волн является чрезвычайно сложной технической задачей.The implementation of the method of phase selection of the signal reflected from the object under study by vector subtraction of the incident field from the total is possible only on the basis of an exploded radar system with internal (system) coherence, the creation of which for a wide range of wavelengths is an extremely difficult technical task.

Одним из возможных путей обеспечения пространственной селекции прямого и переотраженного исследуемым объектом сигналов является использование антенных (приемной и передающей) систем с низким уровнем боковых лепестков. Можно показать, что для обеспечения измерений бистатической ЭПР исследуемого объекта 10^-2 м² с погрешностью не более 1 дБ (30%) при уровне фона 10^-4 м², уровень боковых лепестков диаграмм направленности приемной и передающей антенн должен быть менее - 40 дБ. Достижение таких уровней обеспечивается применением специальных антенных систем с пониженным излучением вне раскрыва. Разработка высокоселективных зеркальных антенн для широкого диапазона исследуемых длин волн связана с большими материальными затратами и достижением уровня боковых лепестков - минимум - 30 дБ.One of the possible ways to ensure spatial selection of the direct and reflected signals of the object under study is the use of antenna (receiving and transmitting) systems with a low level of side lobes. It can be shown that to ensure measurements of the bistatic EPR of the studied object 10 ^-2 m ² with an error of not more than 1 dB (30%) at a background level of 10 ^-4 m ² , the level of the side lobes of the radiation patterns of the receiving and transmitting antennas should be less than - 40 dB . The achievement of such levels is ensured by the use of special antenna systems with reduced radiation outside the aperture. The development of highly selective reflector antennas for a wide range of wavelengths under study is associated with high material costs and the achievement of the level of side lobes - at least 30 dB.

Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности является способ измерения бистатической ЭПР исследуемых объектов с помощью плоского пассивного ретранслятора [Шетне К., Маунт В. Двухпозиционный метод измерения радиолокационного поперечного сечения моделей натуральной величины / ТИИЭР, 1965, №8, стр.1231].The closest technical solution to the invention by technical essence is a method for measuring the bistatic EPR of the studied objects using a flat passive repeater [Shetne K., Mount V. On-off method for measuring radar cross-section of life-size models / TIIER, 1965, No. 8, p. 1231] .

Сущность способа заключается в облучении исследуемого объекта импульсным зондирующим сигналом фиксированной длины волны λ_i, фиксированной мощности и фиксированной поляризации линейного базиса, излученным приемопередающей антенной измерительной РЛС фиксированной длины волны передающего пункта в направлении исследуемого объекта, переизлучении рассеянного исследуемым объектом сигнала с направления, соответствующего заданному углу разноса РИК, с помощью системы из M плоских пассивных ретрансляторов, установленных по дуге окружности с центром в точке размещения исследуемого объекта, в направлении приемной антенны разнесенного приемного устройства, приеме этого сигнала отдельно от каждого пассивного ретранслятора, его регистрации и обработке, с последующим сравнением мощностей сигналов, рассеянных исследуемым объектом и калибровочным отражателем с известной бистатической ЭПР, размещаемого в месте расположения исследуемого объекта, взамен его, для соответствующих углов разноса. При изменении угла разноса РИК осуществляется перенастройка приемной антенны разнесенного приемного устройства на пассивный ретранслятор, установленный в направлении, соответствующему требуемому углу разноса. Дальность от измерительной РЛС передающего пункта, позиции пассивного ретранслятора и приемной антенны разнесенного приемного устройства РИК до исследуемого объекта определяется линейными размерами передающей и приемной антенн, размерами пассивного ретранслятора и исследуемого объекта на рабочей длине волны в соответствии с требованиями обеспечения условий дальней зоны.The essence of the method consists in irradiating the test object with a pulse probing signal of a fixed wavelength λ _i , a fixed power and a fixed polarization of a linear basis, radiated by a transceiving antenna of a measuring radar of a fixed wavelength of a transmitting point in the direction of the test object, reradiating the signal scattered by the test object from the direction corresponding to a given angle RIC spacing, using a system of M flat passive repeaters installed along a circular arc and centered at the location of the object under study, in the direction of the receiving antenna of the diversity receiver device, receiving this signal separately from each passive repeater, registering and processing it, followed by comparing the signal powers scattered by the object under study and a calibration reflector with a known bistatic EPR located in the location of the investigated object, instead of it, for the corresponding separation angles. When changing the separation angle of the RIC, the receiving antenna of the diversity receiving device is reconfigured to a passive repeater installed in the direction corresponding to the desired separation angle. The distance from the measuring radar of the transmitting point, the position of the passive repeater and the receiving antenna of the diversity receiver device to the investigated object is determined by the linear dimensions of the transmitting and receiving antennas, the dimensions of the passive repeater and the studied object at the operating wavelength in accordance with the requirements for ensuring the conditions of the far zone.

Реализующий способ РИК (из-за отсутствия объективной информации о его составе) должен включать генератор синхроимпульсов, измерительную РЛС фиксированной длины волны, состоящую из импульсного передатчика фиксированной длины волны, выход которого через антенный переключатель соединен с передающей антенной, связанной по радиолокационному каналу «передающая антенна - исследуемый объект или калибровочный отражатель - пассивный ретранслятор - приемная антенна разнесенного приемного устройства» с исследуемым объектом или калибровочным отражателем и пассивным ретранслятором, который связан по радиоканалу «передающая антенна - рассеянный объектом сигнал - пассивный ретранслятор - приемная антенна разнесенного приемного устройства» с передающей антенной, исследуемым объектом и приемной антенной разнесенного приемного устройства, выход которой, через волноводный переключатель, соединен с приемным устройством совпадающей поляризации, выход которого соединен с регистрирующим устройством, второй выход генератора синхроимпульсов соединен с тем же приемным устройством разнесенного приемного устройства совпадающей поляризации для обеспечения стробирования полезного, переотраженного от пассивным ретранслятором исследуемого объекта или калибровочного отражателя сигнала, по дальности, а выход датчика углового положения исследуемого объекта, установленного на устройстве вращения, соединен со входом того же регистрирующего устройства.The implementing RIC method (due to the lack of objective information about its composition) should include a clock generator, a fixed-wavelength measuring radar, consisting of a fixed-wavelength pulse transmitter, the output of which is connected via an antenna switch to a transmitting antenna connected via a “transmitting antenna” radar channel - object under study or calibration reflector - passive repeater - receiving antenna of a diversity receiver "with the object under study or calibration a tracer and a passive repeater, which is connected via the radio channel "transmitting antenna - scattered by the object signal - passive repeater - receiving antenna of a diversity receiving device" with a transmitting antenna, an object under study and a receiving antenna of a diversity receiving device, the output of which, through a waveguide switch, is connected to the receiving device coinciding polarization, the output of which is connected to the recording device, the second output of the clock generator is connected to the same receiver p an appropriately aligned polarized receiving device to provide gating of the useful object reflected from the passive repeater or the calibration signal reflector in range, and the output of the angular position sensor of the studied object installed on the rotation device is connected to the input of the same recording device.

Анализ (ввиду отсутствия детальной информации) наиболее близкого способа и реализующего его устройства показывает, что основным техническим решением является угловая селекция прямого зондирующего и полезного (переотраженного с помощью плоского пассивного ретранслятора) сигналов. В случае использования такого пассивного ретранслятора эта задача сводится к выбору геометрических размеров плоской пластины, обеспечивающие их совпадение направления прихода прямого зондирующего сигнала с положением минимумов бистатической индикатриссы рассеяния пластины пассивного ретранслятора при ориентации ее главного максимума в направлении прихода переотраженного от исследуемого объекта сигнала. При этом угол ΔΘ_ОБ между направлениями прихода прямого зондирующего и переотраженного от исследуемого объекта сигналов должен совпадать с положением минимума индикатриссы бистатического рассеяния $Θ_{\min} = \frac{180^{o} m λ}{2 π a_{p}}$

, (град.), m=1, 2, 3, … - номер минимума индикатриссы. Использование принципа ретрансляции зеркальным переотражением позволяет удвоить эффект пространственной угловой селекции за счет сохранения разности ΔΘ_ОБ при переотражении от пассивного ретранслятора как полезного, так и помехового (прямого зондирующего) сигналов.Analysis (due to the lack of detailed information) of the closest method and device that implements it shows that the main technical solution is the angular selection of direct probing and useful (reflected using a flat passive repeater) signals. In the case of using such a passive repeater, this problem reduces to choosing the geometric dimensions of a flat plate, which ensures their coincidence in the direction of arrival of the direct probe signal with the position of the minima of the bistatic scattering indicatrix of the plate of the passive repeater when its main maximum is oriented in the direction of arrival of the signal reflected from the object under study. In this case, the angle ΔΘ _OB between the directions of arrival of the direct sounding and re-reflected from the studied object signals must coincide with the position of the minimum of the indicatrix of bistatic scattering

Θ_{\min} = \frac{180^{o} m λ}{2 π a_{p}}

, (city), m = 1, 2, 3, ... is the minimum number of the indicatrix. Using the principle of specular reflections of the relay enables double effect spatial angular selection by storing difference ΔΘ _ON when rereflection from passive transponder as a useful and noise (direct probe) signals.

Бистатические измерения ЭПР исследуемых объектов с использованием пассивного ретранслятора должны проводиться относительным методом сравнения с известной мерой ЭПР - эффективным бистатическим калибровочным отражателем (цилиндром, сферой, биконусом и др.). При этом, по аналогии с методом измерений моностатической ЭПР, сравниваются мощности сигналов исследуемого объекта и калибровочного отражателя в соответствии с выражениемBistatic ESR measurements of the studied objects using a passive repeater should be carried out by a relative method of comparison with the well-known ESR measure - an effective bistatic calibration reflector (cylinder, sphere, bicone, etc.). In this case, by analogy with the method of measuring a monostatic EPR, the signal powers of the studied object and the calibration reflector are compared in accordance with the expression

$P_{о б . (К О)} = \frac{Р_{п р д} G_{п р д}}{4 π R_{^{1}}^{2}} \times \frac{S_{э ф . (К О)}^{Б}}{4 π R_{2}^{2}} \times \frac{S_{э ф . Р}^{Б}}{4 π R_{3}^{2}} \times \frac{G_{п р м} λ^{2}}{4 π}$

, где

P_{about b . (TO ABOUT)} = \frac{R_{P R d} G_{P R d}}{four π R_{^{one}}^{2}} \times \frac{S_{uh f . (TO ABOUT)}^{B}}{four π R_{2}^{2}} \times \frac{S_{uh f . R}^{B}}{four π R_{3}^{2}} \times \frac{G_{P R m} λ^{2}}{four π}

where

Р_прд - мощность излучения измерительной РЛС;R _prd - radiation power of the measuring radar;

G_{прд(прм)} - коэффициенты усиления передающей и приемной антенн соответственно;G _{prd (prm)} - gain of the transmitting and receiving antennas, respectively;

$S_{э ф . о б (К О)}^{Б}$

,

S_{э ф . р}^{Б}

- величина бистатической (на угле γ) ЭПР исследуемого объекта, калибровочного отражателя и ретранслятора, соответственно;

S_{uh f . about b (TO ABOUT)}^{B}

,

S_{uh f . R}^{B}

- the value of the bistatic (at the angle γ) EPR of the studied object, the calibration reflector and the relay, respectively;

λ - длина волны зондирующего сигнала;λ is the wavelength of the probe signal;

R₁, R₂, R₃ - дальности между передающей антенной и исследуемым объектом, между исследуемым объектом и пассивным ретранслятором, между пассивным ретранслятором и приемной антенной, соответственно.R ₁ , R ₂ , R ₃ - the distance between the transmitting antenna and the studied object, between the studied object and the passive repeater, between the passive relay and the receiving antenna, respectively.

Здесь первый сомножитель, второй и четвертый соответствуют известным выражениям классической формы уравнения бистатической радиолокации, а третий определяет, в пределах единичного телесного угла, мощность сигнала, отраженного от исследуемого объекта, переотраженную в направлении на приемную антенну и приходящуюся на единицу плотности потока мощности, рассеянной исследуемым объектом в направлении пассивного ретранслятора. Реализация относительного метода, как и в случае моностатических измерений, позволяет определить бистатическую ЭПР исследуемого объекта из соотношенияHere, the first factor, the second and fourth correspond to the well-known expressions of the classical form of the bistatic radar equation, and the third determines, within a unit solid angle, the signal power reflected from the object being studied, reflected in the direction to the receiving antenna and per unit power flux density scattered by the studied object in the direction of the passive repeater. The implementation of the relative method, as in the case of monostatic measurements, allows one to determine the bistatic EPR of the studied object from the relation

$S_{э ф . о б}^{Б} (γ, α) = S_{э ф . К О}^{Б} (γ, α) \frac{Р_{о б .} (γ, α)}{Р_{К О} (γ, α)}$

,

S_{uh f . about b}^{B} (γ, α) = S_{uh f . TO ABOUT}^{B} (γ, α) \frac{R_{about b .} (γ, α)}{R_{TO ABOUT} (γ, α)}

,

при условии R_{1 об.}=R_1KO, R_{2 об.}=R_2KO, R_{3 об.}=R_3KO, G_прд=G_прм, гдеsubject to R _{1 about.} = R _1KO , R _{2 about.} = R _2KO , R _{3 about.} = R _3KO, G _prd = G _prm , where

γ, α - углы разноса бистатической РЛС в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно.γ, α are the separation angles of the bistatic radar in the horizontal and vertical planes, respectively.

Известно, что для обеспечения достаточной точности измерения ЭПР неравномерность распределения амплитуды и фазы фронта падающего электромагнитного поля на каждой длине волны в пределах рабочего объема РИК должно составлять не более 1 дБ по напряженности и π/8 по фазе. Для этого расстояние R₁ между передающей антенной и исследуемыми объектом, а также R₂ и R₃ в радиолокационных каналах «исследуемый объект - пассивный ретранслятор» и «пассивный ретранслятор - приемная антенна разнесенного приемного устройства» должны удовлетворять требованию «условия дальней зоны»It is known that to ensure sufficient accuracy of the EPR measurement, the uneven distribution of the amplitude and phase of the front of the incident electromagnetic field at each wavelength within the working volume of the RIC should be no more than 1 dB in intensity and π / 8 in phase. To do this, the distance R ₁ between the transmitting antenna and the object under study, as well as R ₂ and R ₃ in the radar channels “object under study is a passive relay” and “passive relay is a receiving antenna of a diversity receiver,” must satisfy the requirement “distant zone conditions”

$R_{1} = \frac{{(l_{А п р д} + l_{о б . \max})}^{2}}{λ}$

,

R_{one} = \frac{{(l_{BUT P R d} + l_{about b . \max})}^{2}}{λ}

,

$R_{2} = \frac{{(l_{о б . \max} + a_{p})}^{2}}{λ}$

,

R_{2} = \frac{{(l_{about b . \max} + a_{p})}^{2}}{λ}

,

$R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{А п р м})}^{2}}{λ}$

, где

R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{BUT P R m})}^{2}}{λ}

where

l_{Апрд (прм)} - размер апертуры передающей (приемной) антенны;l _{Aprd (prm)} - the aperture size of the transmitting (receiving) antenna;

l_об.max - максимальный линейный размер исследуемого объекта;l _rev.max - maximum linear size of the investigated object;

a _Р - максимальный линейный размер пластины плоского пассивного ретранслятора. a _P - maximum linear plate size of a flat passive repeater.

Из проведенного анализа наиболее близкого способа следует, что линейный размер пластины плоского пассивного ретранслятора a _p должен выбираться на основе решения игровой задачи:From the analysis of the closest method, it follows that the linear plate size of the flat passive repeater a _p should be selected based on the solution of the game problem:

с одной стороны, для обеспечения условия дальней зоны по отношению к линейному размеру исследуемого объекта с учетом геометрии бистатической РЛС $a_{P} \leq | {(R_{2} λ)}^{1 / 2} - l_{о б . \max} |$

;on the one hand, to ensure the conditions of the far zone with respect to the linear size of the object under study, taking into account the geometry of the bistatic radar

a_{P} \leq | | | {(R_{2} λ)}^{one / 2} - l_{about b . \max} | | |

;

с другой, исходя из обеспечения требуемой для измерения исследуемых объектов с минимальной ЭПР - величиной энергетического потенциала измерительной РЛС.on the other, on the basis of providing the required for measuring the studied objects with a minimum EPR - the magnitude of the energy potential of the measuring radar.

Последняя определяется на основе достижения равной с моностатическим случаем наблюдения исследуемого объекта чувствительностью приемных устройств измерительных РЛСThe latter is determined on the basis of achieving the sensitivity of the receiving devices of the measuring radar equal to the monostatic case of observing the investigated object

$P_{\min}^{Б} = P_{\min}^{M} \frac{S_{э ф . о б .}^{M}}{R_{1}^{4}} = \frac{S_{э ф . о б .}^{Б} S_{э ф . р}^{Б}}{4 π R_{1}^{2} R_{2}^{2} R_{3}^{2}}$

,

P_{\min}^{B} = P_{\min}^{M} \frac{S_{uh f . about b .}^{M}}{R_{one}^{four}} = \frac{S_{uh f . about b .}^{B} S_{uh f . R}^{B}}{four π R_{one}^{2} R_{2}^{2} R_{3}^{2}}

,

которая при условии G_ПРД=G_ПРМ и $S_{э ф . о б .}^{м} = S_{э ф . о б .}^{Б}$

с учетом размера геометрической площади пластины пассивного ретранслятора прямоугольной формы

S_{г_{р}}^{Б} = [\frac{S_{э ф .}^{M} λ^{2}}{4 π \cos^{2} (φ / 2)}]

, приводит к решению

S_{г_{р}}^{Б} = \frac{R_{2} R_{3} λ}{R_{1} \cos (φ / 2)}

. Для повышения селективных свойств пассивного ретранслятора целесообразно использовать плоские пластины других форм. Так при использовании ромбической пластины с прямым углом при вершине (

S_{Г р}^{Б} = а_{р}^{2} / 2

, a _р=b_р)which, under the condition G _GDP = G _PFP and

S_{uh f . about b .}^{m} = S_{uh f . about b .}^{B}

taking into account the size of the geometric area of the plate of the passive repeater of a rectangular shape

S_{g_{R}}^{B} = [\frac{S_{uh f .}^{M} λ^{2}}{four π \cos^{2} (φ / 2)}]

leads to a solution

S_{g_{R}}^{B} = \frac{R_{2} R_{3} λ}{R_{one} \cos (φ / 2)}

. To increase the selective properties of the passive repeater, it is advisable to use flat plates of other shapes. So when using a rhombic plate with a right angle at the apex (

S_{G R}^{B} = {but}_{R}^{2} / 2

, a _p = b _p )

$a_{p} = {[\frac{2 R_{2} R_{3} λ}{R_{1} \cos (φ / 2)}]}^{1 / 2}$

, где

a_{p} = {[\frac{2 R_{2} R_{3} λ}{R_{one} \cos (φ / 2)}]}^{one / 2}

where

S_Гр - площадь проекции пассивного ретранслятора, видимая со стороны приемной антенны разнесенного приемного устройства, необходимая для обеспечения условия $P_{\min}^{Б} = P_{\min}^{M}$

;S _Gr is the projection area of the passive repeater, visible from the receiving antenna side of the diversity receiver, necessary to ensure the condition

P_{\min}^{B} = P_{\min}^{M}

;

ϕ - угол бистатического переотражения пассивным ретранслятором рассеянного исследуемым объектом сигнала для фиксированного угла разноса бистатической РЛС γ.ϕ is the angle of bistatic re-reflection by the passive repeater of the signal scattered by the object under study for a fixed separation angle of the bistatic radar γ.

Все приведенные условия должны определяться для минимальной λ_min и максимальной λ_max длин волн РИК, соответственно.All the above conditions should be determined for the minimum λ _min and maximum λ _max wavelengths of the RIC, respectively.

Таким образом, основными недостатками известного способа и реализующего его устройства являются следующие:Thus, the main disadvantages of the known method and the device that implements it are the following:

недостаточная угловая селекция переотраженного и прямого зондирующего сигналов на разнесенном приемном устройстве РИК из-за применения плоских пассивных ретрансляторов прямоугольной формы;insufficient angular selection of the reflected and direct sounding signals at the diversity receiver device of the RIC due to the use of flat passive rectangular repeaters;

ограничение измерений только одной длиной волны при фиксированной поляризации излучения и приема, в то время как из-за высокого уровня деполяризации рассеянного исследуемым объектом сигнала, необходимо, при его переотражении в направлении измерительной РЛС и разнесенного приемного устройства, учитывать все поляризационные компоненты;the limitation of measurements to only one wavelength for a fixed polarization of radiation and reception, while due to the high level of depolarization of the signal scattered by the object under study, it is necessary, when it is reflected in the direction of the measuring radar and the spaced receiver, to take into account all polarization components;

ограничение измерений только одним углом разноса, а также необходимость перенастройки приемной антенны разнесенного приемного устройства для изменения угла разноса РИК на другой пассивный ретранслятор. При этом необходим учет характеристик распространения электромагнитной волны в направлении каждого пассивного ретранслятора с учетом влияния подстилающей поверхности измерительной трассы, что непосредственно сказывается на результирующей погрешности измерений.limiting the measurements to only one separation angle, as well as the need to reconfigure the receiving antenna of the diversity receiving device to change the separation angle of the RIC to another passive repeater. In this case, it is necessary to take into account the propagation characteristics of the electromagnetic wave in the direction of each passive repeater, taking into account the influence of the underlying surface of the measuring path, which directly affects the resulting measurement error.

Технической задачей настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей способа измерения ЭПР исследуемых объектов и многопозиционного РИК за счет обеспечения одновременного измерения как моностатической, так и бистатической ЭПР исследуемых объектов на нескольких углах разноса на совпадающей и ортогональной поляризациях линейного базиса на нескольких длинах волн при одновременном снижении погрешности измерений.The technical task of the present invention is to expand the functionality of the method of measuring the EPR of the studied objects and multi-position RIC by providing simultaneous measurement of both monostatic and bistatic EPR of the studied objects at several separation angles at the coincident and orthogonal polarizations of the linear basis at several wavelengths while reducing the measurement error .

Поставленная задача достигается тем, что в известном способе измерения ЭПР исследуемых объектов, заключающемся в облучении исследуемого объекта импульсным сигналом фиксированной длины волны, фиксированной мощности и фиксированной поляризации линейного базиса, излученным антенной измерительной РЛС в направлении исследуемого объекта, переизлучении рассеянного исследуемым объектом сигнала с направления, соответствующего заданному углу разноса РИК в горизонтальной плоскости с помощью системы из M пассивных ретрансляторов в направлении приемной антенны разнесенного приемного устройства, приеме этого сигнала отдельно от каждого пассивного ретранслятора, регистрации с последующим сравнением мощностей сигналов, рассеянных исследуемым объектом и калибровочным отражателем с известной бистатической ЭПР, размещаемого в месте расположения исследуемого объекта, взамен его, дополнительно исследуемый объект облучают импульсными сигналами фиксированной мощности и фиксированной поляризации N-1 измерительных РЛС фиксированной длины волны, рассеянный исследуемым объектом сигнал для соответствующих углов разноса переотражают с помощью системы пассивных ретрансляторов с низким (менее - 30 дБ) уровнем боковых лепестков бистатической индикатрисы рассеяния, установленных на специальной измерительной трассе, обеспечивающей квазиплоское распределение электромагнитного поля, на одной линии, совпадающей с фиксированным направлением оптических осей системы приемных антенн разнесенных приемных устройств, перекрывающих диапазон длин волн λ_N, причем, с соответствующего месту установки каждого пассивного ретранслятора угла разноса γ_m, временная селекция сигналов от каждого пассивного ретранслятора на разнесенных приемных устройствах осуществляется за счет разности хода лучей на трассах R_2m и R_3m, принимают, измеряют мощность каждой совпадающей и ортогонально-поляризованной компоненты, сравнивают ее с мощностью сигналов соответствующей поляризации, отраженных от калибровочного отражателя с известной бистатической ЭПР на соответствующей поляризации и регистрируют мощности совпадающей и ортогонально поляризованной компонент рассеянного исследуемым объектом и калибровочным отражателем сигналов, а исследуемый объект или калибровочный отражатель поочередно вращают в горизонтальной плоскости при фиксированных значениях угла ориентации в вертикальной плоскости и при обработке результатов измерений учитывают текущую ориентацию исследуемого объекта или калибровочного отражателя для всех исследуемых значений углов разноса и длин волн, а также взаимного расположения каждой измерительной РЛС относительно исследуемого объекта и каждого пассивного ретранслятора.The problem is achieved by the fact that in the known method of measuring the EPR of the studied objects, which consists in irradiating the studied object with a pulse signal of a fixed wavelength, fixed power and fixed polarization of the linear basis radiated by the measuring radar antenna in the direction of the studied object, re-radiation of the signal scattered by the studied object from the direction corresponding to a given angle of separation of the RIC in the horizontal plane using a system of M passive repeaters in the direction and a receiving antenna of a diversity receiving device, receiving this signal separately from each passive repeater, recording, followed by comparing the powers of the signals scattered by the test object and the calibration reflector with a known bistatic EPR located at the location of the test object, instead, the additionally studied object is irradiated with pulse signals fixed power and fixed polarization N-1 measuring radar fixed wavelength scattered by the object under study the signal for the respective separation angles is reflected using a system of passive repeaters with a low (less than - 30 dB) level of the side lobes of the bistatic scattering indicatrix installed on a special measuring path providing a quasi-flat distribution of the electromagnetic field on one line coinciding with the fixed direction of the optical axes of the receiving system antennas of spaced receiving devices covering the wavelength range λ _N , moreover, from the respective installation site of each passive retra the spacing angle γ _m , the temporal selection of signals from each passive repeater on the spaced receiving devices is carried out due to the difference in the path of the rays on the paths R _2m and R _3m , receive, measure the power of each matching and orthogonally polarized components, compare it with the power of the signals of the corresponding polarization reflected from a calibration reflector with a known bistatic EPR at the corresponding polarization and record the power of the matching and orthogonally polarized components of the scattered the object being tracked and the calibration reflector of signals, and the object being studied or the calibration reflector is rotated alternately in the horizontal plane at fixed values of the orientation angle in the vertical plane and, when processing the measurement results, the current orientation of the object under study or the calibration reflector for all the studied values of the separation angles and wavelengths is taken into account, and also the relative position of each measuring radar relative to the investigated object and each passive repeater.

В радиолокационный измерительный комплекс для измерения ЭПР исследуемых объектов, содержащий генератор синхроимпульсов с измерительной РЛС фиксированной длины волны, состоящую из импульсного передатчика фиксированной длины волны и приемо-передающей антенны, исследуемый объект, калибровочный отражатель, поворотную платформу с датчиком текущего углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя, M пассивных ретрансляторов в виде плоских пластин, установленных на поверхности земли, разнесенное приемное устройство с приемной антенной и регистрирующее устройство, при этом один выход генератора синхроимпульсов соединен с импульсным передатчиком фиксированной длины волны, выход которого соединен с приемопередающей антенной, связанной по радиолокационному каналу «приемопередающая антенна - исследуемый объект или калибровочный отражатель - пассивный ретранслятор» с исследуемым объектом или калибровочным отражателем и пассивным ретранслятором, который связан по радиоканалу «приемопередающая антенна - рассеянный объектом сигнал - пассивный ретранслятор - приемная антенна» с приемопередающей антенной, исследуемым объектом или калибровочным отражателем и разнесенным приемным устройством, выход которого соединен с регистрирующим устройством, при этом второй выход генератора синхроимпульсов соединен с разнесенным приемным устройством для обеспечения стробирования полезного, переотраженного пассивным ретранслятором рассеянного исследуемым объектом или калибровочным отражателем сигнала, по дальности, а выход датчика углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя, установленного на поворотной платформе, соединен со входом того же регистрирующего устройства, дополнительно введены N-1 измерительных РЛС фиксированной длины волны, в каждую из которых введены волноводный переключатель, два антенных переключателя и приемопередающий поляризационный расщепитель, через который приемопередающая антенна соединена с соответствующим антенным переключателем, вторые выходы которых подключены к соответствующим входам двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации измерительной РЛС, два выхода которого соединены с соответствующими входами регистрирующего устройства, а каждое разнесенное приемное устройство состоит из двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства, двух антенных переключателей и приемного поляризационного расщепителя, причем приемная антенна через приемный поляризационный расщепитель и соответствующий антенный переключатель соединена с соответствующим входом двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства, выходы которого являются выходами разнесенного приемного устройства, а каждый пассивный ретранслятор состоит из малоотражающей мачты, на которой закреплена плоская ромбическая пластина с возможностью ее наведения по угловым координатам и перемещения в вертикальной плоскости, причем пассивные ретрансляторы установлены на одной линии, совпадающей с оптической осью фиксированного направления приемных антенн разнесенных приемных устройств, при этом каждая измерительная РЛС фиксированной длины волны установлена на дальности от исследуемого объектаInto a radar measuring complex for measuring the EPR of the studied objects, containing a clock generator with a fixed-wavelength measuring radar, consisting of a fixed-wave pulse transmitter and a receiving-transmitting antenna, an investigated object, a calibration reflector, a rotary platform with a sensor for the current angular position of the studied object or calibration reflector, M passive repeaters in the form of flat plates mounted on the surface of the earth, diversity receiving devices with a receiving antenna and a recording device, while one output of the clock generator is connected to a pulse transmitter of a fixed wavelength, the output of which is connected to a transmit-receive antenna connected via a radar channel "transmit-receive antenna - object under study or calibration reflector - passive repeater" with the object or calibration a reflector and a passive repeater, which is connected via the radio channel "transceiver antenna - signal scattered by the object - passive retr “receiver antenna” with a transceiver antenna, an object under study or a calibration reflector and a diversity receiver, the output of which is connected to a recording device, while the second output of the clock generator is connected to a diversity receiver to provide the gating of a useful, reflected by a passive repeater dispersed by the studied object or calibration signal reflector, in range, and the output of the sensor of the angular position of the investigated object or gauge about the reflector mounted on the turntable, connected to the input of the same recording device, N-1 measuring radars of a fixed wavelength are additionally introduced, each of which has a waveguide switch, two antenna switches and a transmit-receive polarizing splitter through which the transmit-receive antenna is connected to the corresponding antenna switch, the second outputs of which are connected to the corresponding inputs of the two-channel receiving device of the matching and orthogonal polarization and a measuring radar, the two outputs of which are connected to the corresponding inputs of the recording device, and each diversity receiving device consists of a two-channel receiving device of the matching and orthogonal polarization of the diversity receiving device, two antenna switches and a receiving polarizing splitter, and the receiving antenna through the receiving polarizing splitter and the corresponding antenna the switch is connected to the corresponding input of the two-channel receiving device to it and the orthogonal polarization of the diversity receiver, the outputs of which are the outputs of the diversity receiver, and each passive repeater consists of a low-reflective mast, on which a flat rhombic plate is mounted with the possibility of pointing it in angular coordinates and moving in the vertical plane, and the passive repeaters are mounted on one a line coinciding with the optical axis of a fixed direction of the receiving antennas of the spaced receiving devices, with each measuring I fixed wavelength radar is installed at a distance from the object

$R_{1} = \frac{{(l_{А п р д} + l_{о б . \max})}^{2}}{λ_{N}}$

, где

R_{one} = \frac{{(l_{BUT P R d} + l_{about b . \max})}^{2}}{λ_{N}}

where

l_{Апрд (прм)} - размер апертуры приемо-передающей антенны;l _{Aprd (prm)} - the aperture size of the transceiver antenna;

λ_N - рабочая длина волны ИРЛС фиксированной длины волны и синхронизированных от единого генератора синхроимпульсов РИК, причем второй выход генератора синхроимпульсов соединен с третьим входом двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства для обеспечения стробирования полезного, рассеянного исследуемым объектом или калибровочным отражателем сигнала на соответствующем угле разноса, по дальности, при этом пассивные ретрансляторы за счет использования плоской ромбической пластины обладают низким уровнем боковых лепестков бистатической индикатрисы рассеяния и размеры которых обеспечивают требуемое амплитудно-фазовое распределение электромагнитного поля на исследуемом объекте и на трассах R₂ «исследуемый объект - пассивный ретранслятор» и R₃ «пассивный ретранслятор - приемная антенна разнесенного приемного устройства» в соответствии с требованием дальней зоныλ _N is the working wavelength of the IRLS of a fixed wavelength and clocks synchronized from a single generator of RIC, the second output of the clock generator being connected to the third input of a two-channel receiving device of matching and orthogonal polarization of a spaced receiving device to provide gating of a useful signal scattered by the object or calibration reflector onto the corresponding separation angle, in range, while passive repeaters through the use of a flat rhombic Coy plates possess low sidelobe bistatic scattering phase and dimensions which provide the desired amplitude and phase distribution of the electromagnetic field on the object and on lines R ₂ "analyzed object - a passive transponder" and R ₃ "passive transponder - receiver antenna diversity reception device" in according to the requirement of the far zone

$R_{2} = \frac{{(l_{о б . \max} + a_{p})}^{2}}{λ_{N}}$

,

R_{2} = \frac{{(l_{about b . \max} + a_{p})}^{2}}{λ_{N}}

,

$R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{А п р м})}^{2}}{λ_{N}}$

, где

R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{BUT P R m})}^{2}}{λ_{N}}

where

a _Р - максимальный линейный размер пластины плоского пассивного ретранслятора; a _P is the maximum linear plate size of a flat passive repeater;

l_Апрм - размер апертуры приемной антенны разнесенного приемного устройства на длине волны λ_N, причем угол ориентации оси линии пассивных ретрансляторов θ_р определяется минимальным расстоянием R_{2 min}, которое выбирается из условия «дальней зоны»l _Aprm is the size of the aperture of the receiving antenna of the diversity receiver at a wavelength of λ _N , and the orientation angle of the axis of the line of passive repeaters θ _p is determined by the minimum distance R _{2 min} , which is selected from the conditions of the "far zone"

θ_р=arcsin(R_{2 min}/R₁), гдеθ _p = arcsin (R _{2 min} / R ₁ ), where

R_{2 min} - минимальное расстояние между исследуемым объектом и линией пассивных ретрансляторов.R _{2 min} - the minimum distance between the studied object and the line of passive repeaters.

Угол ориентации пассивного ретранслятора относительно оси линии построения пассивных ретрансляторов α_Рm обеспечивает зеркальное переотражение рассеянного исследуемым объектом или калибровочным отражателем сигнала в направлении приемной антенны разнесенного приемного устройства α_Рm=(γ_m+θ_р)/2, минимальный угол разноса РИК определяется из условия обеспечения дальней зоны в системе «приемная антенна разнесенного приемного устройства - первый пассивный ретранслятор» линииThe orientation angle of the passive repeater relative to the axis of the line of construction of the passive repeaters α _Pm provides a mirror reflection of the signal scattered by the object or calibration reflector towards the receiving antenna of the diversity receiver α _Pm = (γ _m + θ _p ) / 2, the minimum separation angle of the RIC is determined from the conditions for far zone in the system "receiving antenna diversity receiver - the first passive repeater" line

$R_{31} > > γ_{\min} = γ_{1} = a r c t g \frac{R_{31} \sin θ_{P}}{R_{2} - R_{31} \cos θ_{P}}$

, где

R_{31} > > γ_{\min} = γ_{one} = a r c t g \frac{R_{31} \sin θ_{P}}{R_{2} - R_{31} \cos θ_{P}}

where

R₃₁ - расстояние между приемной антенной разнесенного приемного устройства и первым пассивным ретранслятором линии, при условии R₃₁≥(a _Рm+l_max)²/λ_N, а расстояние между соседними пассивными ретрансляторами линии ΔR₃=R_3m-R_3(m-1) должно быть не меньше наихудшей разрешающей способности по дальности многопозиционного РИК ΔR_max≥сτ_{u max}/2, при этом пассивные ретрансляторы в линии смещены один относительно другого на величину проекции предыдущего пассивного ретранслятора на плоскость, ортогональную оси линии ΔC_m=a _Рmsin[(γ_m+θ_Р)/2], а суммарное смещение пассивных ретрансляторов в линии не превышает ширину диаграммы направленности системы приемных антенн разнесенных приемных устройств с наивысшей разрешающей способностью δΘ_{прм 0,5} по уровню половинной мощностиR ₃₁ is the distance between the receiving antenna of the diversity receiver and the first passive repeater of the line, provided R ₃₁ ≥ ( a _Pm + l _max ) ² / λ _N , and the distance between adjacent passive repeaters of the line ΔR ₃ = R _3m -R _{3 (m -1)} must be not less than the worst range resolution of the multi-position RIC ΔR _max ≥сτ _{u max} / 2, while the passive repeaters in the line are offset one from another by the projection of the previous passive repeater onto a plane orthogonal to the axis of the line ΔC _m = a _Рm sin [(γ _m + θ _P ) / 2], and the total bias e passive repeaters in the line does not exceed the width of the radiation pattern of the system of receiving antennas of diversity receiving devices with the highest resolution δΘ prm _0.5 at half power

$C^{\sum} m = \sum_{m = 1}^{M} Δ C_{m} \leq R_{1 m} t d δ g_{п р м 0,5}$

.

C^{\sum} m = \sum_{m = one}^{M} Δ C_{m} \leq R_{one m} t d δ g_{P R m 0.5}

.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что переотражение зондирующего сигнала каждой ИРЛС нескольких диапазонов длин волн от исследуемого объекта в направлении пассивных ретрансляторов, установленных в линию, совпадающую с оптической осью приемных антенн разнесенных приемных устройств, позволяет одновременно принимать сигналы, рассеянные исследуемым объектом с нескольких, по количеству пассивных ретрансляторов M линии, углов разноса и осуществлять их стробирование по дальности на разнесенных приемных устройствах. Одновременно плоская ромбическая пластина пассивного ретранслятора практически не деполяризует переотраженный сигнал линейного базиса, что обеспечивает возможность его использования при измерении элементов поляризационной матрицы рассеяния исследуемого объекта или калибровочного отражателя. Применение пассивных ретрансляторов с низким, менее - 30 дБ, уровнем боковых лепестков бистатической индикатрисы рассеяния позволяет практически исключить составляющую погрешности измерения, обусловленную переотражениями от местных предметов, находящихся в зоне боковых лепестков индикатриссы рассеяния пассивных ретрансляторов в пределах строба дальности РИК, и обеспечить сохранение высокой точности измерений (погрешность определения величины ЭПР не превышает 30%).The essence of the invention lies in the fact that the re-reflection of the probing signal of each IRLS of several wavelength ranges from the object under study in the direction of passive repeaters installed in a line coinciding with the optical axis of the receiving antennas of the spaced receiving devices, allows you to simultaneously receive signals scattered by the studied object from several, according to the number of passive repeaters of the M line, separation angles, and to carry out their gating in range at spaced receiving devices. At the same time, the flat rhombic plate of the passive repeater practically does not depolarize the reflected signal of the linear basis, which makes it possible to use it when measuring the elements of the polarization scattering matrix of the object under study or the calibration reflector. The use of passive repeaters with a low, less than - 30 dB, level of the side lobes of the bistatic scattering indicatrix allows one to practically eliminate the component of the measurement error caused by reflections from local objects located in the zone of the side lobes of the scattering indicatrix of the passive repeaters within the RIC range gate, and to ensure high accuracy measurements (the error in determining the magnitude of the EPR does not exceed 30%).

Предлагаемый способ и комплекс для его осуществления обладают широкими возможностями в части обеспечения плоскостности падающего электромагнитного поля на трассе «пассивный ретранслятор - приемные антенны разнесенных приемных устройств» за счет использования специально-профилированной трассы, единой для всех пассивных ретрансляторов линии. Крепление плоской ромбической пластины пассивного ретранслятора на малоотражающей мачте с возможностью его наведения по угловым координатам и перемещения в вертикальной плоскости обеспечивает необходимую точность наведения в горизонтальной плоскости на исследуемый объект, а также требуемый угол визирования в вертикальной плоскости. Использование малоотражающей мачты, например металлической фермы, покрытой радиопоглощающим материалом, исключает переотражение зондирующего и отраженного от исследуемого объекта сигнала элементами мачты и, следовательно, не увеличивает погрешность измерений элементов поляризационной матрицы рассеяния.The proposed method and the complex for its implementation have wide capabilities in terms of ensuring the flatness of the incident electromagnetic field on the route "passive repeater - receiving antennas of spaced receiving devices" due to the use of a specially-profiled path, common for all passive repeaters of the line. Mounting a flat rhombic plate of a passive repeater on a low-reflecting mast with the possibility of pointing it in angular coordinates and moving in a vertical plane provides the necessary accuracy of pointing in the horizontal plane to the object under study, as well as the required viewing angle in the vertical plane. The use of a low-reflecting mast, for example, a metal truss coated with radar absorbing material, eliminates the re-reflection of the signal probing and reflected from the object under study by mast elements and, therefore, does not increase the measurement error of the elements of the polarization scattering matrix.

Таким образом, по сравнению с известным способом измерения ЭПР объектов и радиолокационным комплексом для его осуществления - прототипом достигаются свойства, заключающиеся в расширении функциональных возможностей многопозиционного РИК за счет обеспечения одновременного измерения как моностатической, так и бистатической ЭПР исследуемых объектов на нескольких фиксированных углах разноса на совпадающей и ортогональной поляризациях на нескольких длинах волн при одновременном снижении погрешности измерений.Thus, in comparison with the known method of measuring the EPR of objects and the radar system for its implementation, the prototype achieves the properties of expanding the functionality of a multi-position RIC by providing simultaneous measurement of both monostatic and bistatic EPR of the objects under study at several fixed separation angles at the same and orthogonal polarizations at several wavelengths while reducing measurement error.

На фиг.1 представлена структурная схема предлагаемого многопозиционного радиолокационного измерительного комплекса.Figure 1 presents the structural diagram of the proposed multi-position radar measuring complex.

На фиг.2 приведена схема в горизонтальной плоскости проведения измерений по предлагаемому способу.Figure 2 shows a diagram in the horizontal plane of measurements by the proposed method.

На фиг.3 приведены результирующие диаграммы моно- и бистатического рассеяния цилиндрического отражателя для углов разноса 0°, 110° и 160°, полученные по предлагаемому способу с помощью предлагаемого многопозиционного радиолокационного измерительного комплекса для его осуществления.Figure 3 shows the resulting diagrams of mono - and bistatic scattering of a cylindrical reflector for separation angles 0 °, 110 ° and 160 °, obtained by the proposed method using the proposed multi-position radar measuring complex for its implementation.

Измерения по предлагаемому способу проводят в три этапа.Measurements by the proposed method are carried out in three stages.

На первом этапе проводят планирование измерений, заключающееся в определении требуемых ракурсов визирования и углов разноса исследуемого объекта в горизонтальной и вертикальной плоскостях и соответствующей подготовке аппаратуры измерений.At the first stage, measurement planning is carried out, which consists in determining the required viewing angles and separation angles of the investigated object in horizontal and vertical planes and the corresponding preparation of measurement equipment.

На втором этапе проводят измерения с выдерживанием параметров, определенных на первом этапе. При этом осуществляется наведение приемопередающих антенн на исследуемый объект и зеркальное наведение пассивных ретрансляторов на антенны разнесенных приемных устройств и исследуемый объект или калибровочный отражатель, соответственно. Исследуемый объект и калибровочный отражатель поочередно устанавливают на поворотном устройстве. При этом производят регистрацию, например, на шлейфовый осциллограф, уровней мощности ортогонально поляризованных компонент сигналов, рассеянных исследуемым объектом или калибровочным отражателем и переотраженного пассивными ретрансляторами в направлении приемных антенн разнесенных приемных устройств, на их выходе в зависимости от вращения исследуемого объекта. Значения углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя относительно передающих антенн и пассивного ретранслятора определяют с помощью соответствующих датчиков, например, резисторных.At the second stage, measurements are taken with the parameters defined at the first stage being maintained. In this case, the transceiver antennas are guided to the studied object and the passive repeaters are mirrored to the antennas of the spaced receiving devices and the studied object or calibration reflector, respectively. The test object and the calibration reflector are alternately mounted on the rotary device. When this is done, for example, registration is made, for example, on a loop oscilloscope, of the power levels of the orthogonally polarized components of the signals scattered by the object under study or a calibration reflector and reflected by the passive repeaters in the direction of the receiving antennas of the spaced receiving devices, at their output, depending on the rotation of the object under study. The values of the angular position of the test object or the calibration reflector relative to the transmitting antennas and the passive repeater are determined using appropriate sensors, for example, resistor ones.

На третьем этапе производят обработку полученных результатов измерений, заключающуюся в привязке уровней сигнала, отраженных от исследуемого объекта к уровню сигналов отраженных от калибровочного отражателя с известной ЭПР на каждой длине волны, поляризации поля облучения и приема, и их привязке к углу разноса каждого пассивного ретранслятора линии.At the third stage, the obtained measurement results are processed, which consists in linking the signal levels reflected from the object under study to the signal level reflected from the calibration reflector with a known EPR at each wavelength, polarization of the irradiation and reception field, and their binding to the separation angle of each passive line repeater .

Многопозиционный радиолокационный измерительный комплекс для измерения ЭПР объектов, содержит (фиг.1, фиг.2) генератор синхроимпульсов - 1, N измерительных РЛС фиксированной длины волны - 2.1…2.N, каждая из которых состоит из, импульсного передатчика фиксированной длины волны - 3.1…3.N, волноводного переключателя - 4.1…4.N, двух антенных переключателей - 5.1.1., 5.2.1…5.1.N, 5.2.N, приемопередающего поляризационного расщепителя - 6.1…6.N, приемопередающей антенны 7.1…7.N и двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации измерительной РЛС - 8.1…8.N, а также содержит исследуемый объект - 9, калибровочный отражатель - 10, N разнесенных приемных устройств - 11.1…11.N, каждое из которых состоит из приемной антенны - 12.1…12.N, приемного поляризационного расщепителя - 13.1…13.N, двух приемных антенных переключателей - 14.1.1, 14.2.1…14.1.N, 14.2.N и двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства - 15.1…15.N, регистрирующее устройство - 16, пассивные ретрансляторы - 17.1…17.M, каждый из которых состоит из плоской ромбической пластины - 18.1…18.М, установленной на малоотражающей мачте с возможностью наведения по угловым координатам и перемещения в вертикальной плоскости - 19.1…19.M, поворотную платформу - 20 и датчик углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя поворотной платформы - 21, причем выход генератора синхроимпульсов - 1 соединен с импульсными передатчиками фиксированной длины волны - 3.1…3.N, выход которых соединен с волноводными переключателями - 4.1…4.N, и через соответствующий антенный переключатель - 5.1.1., 5.2.1…5.1.N, 5.2.N и поляризационный расщепитель 6.1…6.N соединен с приемо-передающей антенной 7.1…7.N, в режиме измерений моностатической ЭПР исследуемого объекта - 9, связанной по радиолокационному каналу «передающий сигнал - отраженный сигнал» с исследуемым объектом - 9 или калибровочным отражателем - 10, выход каждой приемо-передающей антенны 7.1…7.N через приемопередающие поляризационные расщепители - 6.1…6.N, антенные переключатели - 5.1.1., 5.2.1…5.1.N, 5.2.N соединен с двухканальным приемным устройством совпадающей и ортогональной поляризаций измерительной РЛС фиксированной длины волны - 8.1…8.N, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего устройства - 16. Для обеспечения режима измерений бистатической ЭПР исследуемого объекта - 9 комплекс содержит пассивные ретрансляторы - 17.1…17.M, связанные по радиолокационному каналу с приемопередающими антеннами 7.1…7.N и исследуемым объектом - 9 или калибровочным отражателем - 10, и обладающие низким (менее - 30 дБ) уровнем боковых лепестков бистатической индикатрисы рассеяния, выполненные в виде плоских ромбических пластин - 18.1…18.M, размеры которых обеспечивают требуемую разрешающую способность многопозиционного радиолокационного измерительного комплекса в вертикальной и горизонтальной плоскостях, установленных на малоотражающих мачтах - 19.1…19.M, с возможностью их наведения по угловым координатам и перемещения в вертикальной плоскости в пределах высоты каждой малоотражающей мачты, установленных на поверхности земли и ориентированных вдоль оптической оси приемных антенн - 12.1…12.N разнесенных приемных устройств 11.1…11.N, второй выход генератора синхроимпульсов - 1 соединен со входом двухканальных приемных устройств совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства - 15.1…15.N для обеспечения стробирования полезного, переотраженного пассивными ретрансляторами 17.1…17.N, рассеянного исследуемым объектом - 9 сигнала или калибровочного отражателя - 10 с фиксированного угла разноса γ_m, по дальности, при этом выход каждой приемной антенны 12.1…12.N фиксированной длины волны через приемные поляризационные расщепители - 13.1…13.N соединены с приемными антенными переключателями 14.1.1, 14.2.1…14.1.N, 14.2.N и через них соединен с двухканальным приемным устройством совпадающей и ортогональной поляризаций разнесенного приемного устройства - 15.1…15.N, выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего устройства - 6, к которому также подключен выход датчика углового положения исследуемого объекта - 21 поворотной платформы.Multiposition radar measuring complex for measuring the EPR of objects, contains (Fig. 1, Fig. 2) a clock generator - 1, N measuring radars of a fixed wavelength - 2.1 ... 2.N, each of which consists of a pulse transmitter of a fixed wavelength - 3.1 ... 3.N, of the waveguide switch - 4.1 ... 4.N, of two antenna switches - 5.1.1., 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N, of the transceiver polarizing splitter - 6.1 ... 6.N, of the transceiver antenna 7.1 ... 7 .N and two-channel receiving device of matching and orthogonal polarization th radar - 8.1 ... 8.N, and also contains the studied object - 9, a calibration reflector - 10, N spaced receiving devices - 11.1 ... 11.N, each of which consists of a receiving antenna - 12.1 ... 12.N, a receiving polarizing splitter - 13.1 ... 13.N, two receiving antenna switches - 14.1.1, 14.2.1 ... 14.1.N, 14.2.N and a two-channel receiving device of matching and orthogonal polarization of the diversity receiving device - 15.1 ... 15.N, recording device - 16, passive repeaters - 17.1 ... 17.M, each of which consists of a flat rhombic plate - 18.1 ... 18.M, installed mounted on a low-reflecting mast with the possibility of pointing along angular coordinates and moving in a vertical plane - 19.1 ... 19.M, a rotary platform - 20 and a sensor for the angular position of the test object or a calibration reflector of a rotary platform - 21, and the output of the clock generator - 1 is connected to pulse transmitters fixed wavelength - 3.1 ... 3.N, the output of which is connected to waveguide switches - 4.1 ... 4.N, and through the corresponding antenna switch - 5.1.1., 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N and the polarization splitter 6.1 ... 6.N soy dinene with a transceiver antenna 7.1 ... 7.N, in the measurement mode of a monostatic EPR of the studied object - 9, connected via the radar channel "transmitting signal - reflected signal" with the studied object - 9 or calibration reflector - 10, the output of each transceiver antenna 7.1 ... 7.N through transceiver polarizing splitters - 6.1 ... 6.N, antenna switches - 5.1.1., 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N connected to a two-channel receiving device of matching and orthogonal polarizations of the measuring radar of a fixed wavelength - 8.1 ... 8.N, outputs of which ohm connected to the corresponding inputs of the recording device - 16. To ensure the measurement mode of the bistatic EPR of the studied object - 9, the complex contains passive repeaters - 17.1 ... 17.M connected via a radar channel with transceiver antennas 7.1 ... 7.N and the studied object - 9 or calibration reflector - 10, and having a low (less than - 30 dB) level of side lobes of the bistatic scattering indicatrix, made in the form of flat rhombic plates - 18.1 ... 18.M, the dimensions of which provide the required resolution the readiness of the multi-position radar measuring complex in the vertical and horizontal planes mounted on low-reflecting masts is 19.1 ... 19.M, with the possibility of pointing them in angular coordinates and moving in a vertical plane within the height of each low-reflecting mast mounted on the ground and oriented along the optical axis receiving antennas - 12.1 ... 12.N spaced receiving devices 11.1 ... 11.N, the second output of the clock generator - 1 is connected to the input of two-channel receiving devices and necessarily represent orthogonal polarization diversity reception apparatus - 15.1 ... 15.N useful for gating, Backlight passive transponders 17.1 ... 17.N, scattered by the studied object - 9 or calibration signal reflectors - 10 with a fixed separation angle γ _m, in range, wherein the output of each receiving antenna 12.1 ... 12.N of a fixed wavelength through the receiving polarizing splitters - 13.1 ... 13.N is connected to the receiving antenna switches 14.1.1, 14.2.1 ... 14.1.N, 14.2.N and through them is connected to a two-channel receiving device a triple of coinciding and orthogonal polarizations of the spaced receiving device - 15.1 ... 15.N, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the recording device - 6, to which the output of the sensor of the angular position of the object under study - 21 rotary platforms is also connected.

Каждая измерительная РЛС фиксированной длины волны 2.1…2.N установлена на дальности от исследуемого объекта 9Each measuring radar of a fixed wavelength of 2.1 ... 2.N is installed at a distance from the investigated object 9

$R_{1} = \frac{{(l_{А п р д} + l_{о б . \max})}^{2}}{λ_{N}}$

, где

R_{one} = \frac{{(l_{BUT P R d} + l_{about b . \max})}^{2}}{λ_{N}}

where

l_{Апрд (прм)} - размер апертуры приемо-передающей антенны 7.1…7.N;l _{Aprd (prm)} - the aperture size of the transceiver antenna 7.1 ... 7.N;

$R_{2} = \frac{{(l_{о б . \max} + a_{p})}^{2}}{λ_{N}}$

,

R_{2} = \frac{{(l_{about b . \max} + a_{p})}^{2}}{λ_{N}}

,

$R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{А п р м})}^{2}}{λ_{N}}$

, где

R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{BUT P R m})}^{2}}{λ_{N}}

where

θ_р=arcsin(R_{2 min}/R₁), гдеθ _p = arcsin (R _{2 min} / R ₁ ), where

, где

R_{31} > > γ_{\min} = γ_{one} = a r c t g \frac{R_{31} \sin θ_{p}}{R_{2} - R_{31} \cos θ_{p}}

where

R₃₁ - расстояние между приемной антенной разнесенного приемного устройства и первым пассивным ретранслятором линии, при условии R₃₁≥(α_Рm+l_max)²/λ_N, а расстояние между соседними пассивными ретрансляторами линии ΔR₃=R_3m-R_3(m-1) должно быть не меньше наихудшей разрешающей способности по дальности многопозиционного РИК ΔR_max≥сτ_{u max}/2, при этом пассивные ретрансляторы в линии смещены один относительно другого на величину проекции предыдущего пассивного ретранслятора на плоскость, ортогональную оси линии ΔC_m=a _Рmsin[(γ_m+θ_P)/2], а суммарное смещение пассивных ретрансляторов в линии не превышает ширину диаграммы направленности системы приемных антенн разнесенных приемных устройств с наивысшей разрешающей способностью δΘ_{прм 0,5} по уровню половинной мощностиR ₃₁ is the distance between the receiving antenna of the diversity receiver and the first passive repeater of the line, provided R ₃₁ ≥ (α _Pm + l _max ) ² / λ _N , and the distance between adjacent passive repeaters of the line ΔR ₃ = R _3m -R _{3 (m -1)} must be not less than the worst range resolution of the multi-position RIC ΔR _max ≥сτ _{u max} / 2, while the passive repeaters in the line are offset one from another by the projection of the previous passive repeater onto a plane orthogonal to the axis of the line ΔC _m = a _Рm _{_{sin [(γ m + θ P}} ) / 2], and the total offset passive transponders in the line does not exceed the width of the pattern of the systems receiving antennas spaced receiving devices with high resolution δΘ _{0.5 prm} at half power

$C^{\sum} m = \sum_{m = 1}^{M} Δ C_{m} \leq R_{1 m} t g δ g_{п р м 0,5}$

.

C^{\sum} m = \sum_{m = one}^{M} Δ C_{m} \leq R_{one m} t g δ g_{P R m 0.5}

.

Поворотная платформа - 20, установлена на уровне поверхности земли и сопряжена с датчиком углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя - 21, например, резисторного типа.The rotary platform - 20, is installed at the level of the earth's surface and is coupled to a sensor of the angular position of the object under study or a calibration reflector - 21, for example, of the resistor type.

Радиолокационный измерительный комплекс работает следующим образом.Radar measuring complex operates as follows.

При измерении моностатической ЭПР исследуемого объекта импульсы синхронизации с генератора синхроимпульсов 1 поступают на запуск импульсного передатчика 3.1…3.N каждой измерительной РЛС фиксированной длины волны и одновременно, в виде «строб-импульса», в двухканальные приемные устройства совпадающей и ортогональной поляризации измерительной РЛС фиксированной длины волны 8.1…8.N. С выхода импульсного передатчика фиксированной длины волны 3.1…3.N импульсы высокочастотных колебаний через волноводный переключатель 4.1…4.N вертикальной или горизонтальной поляризации, антенные переключатели 5.1.1., 5.2.1…5.1.N, 5.2.N и приемопередающий поляризационный расщепитель 6.1…6.N излучаются приемопередающей антенной 7.1…7.N в направлении исследуемого объекта 9 или калибровочного отражателя 10, установленных на дальности R₁ (фиг.2) от приемопередающей антенны 7.1…7.N. Излученный приемопередающей антенной 7.1…7.N зондирующий импульс отражается исследуемым объектом в направлении той же антенны 7.1…7.N и, через приемопередающий поляризационный расщепитель 6.1…6.N и антенные переключатели 5.1.1., 5.2.1…5.1.N, 5.2.N, сигналы ортогональных поляризаций поступают на входы двухканального приемного устройства совпадающей и ортогональной поляризации измерительной РЛС фиксированной длины волны 8.1…8.N, где, после выделения им сигналов промежуточной частоты, происходит их усиление, детектирование и стробирование «строб-импульсом», поступающим от генератора синхроимпульсов 1, поступают на вход регистрирующего устройства 16, например, светолучевого (шлейфового) осциллографа типа H-115. Вращение объекта осуществляется в горизонтальной плоскости с помощью поворотной платформы 20, установленной на уровне поверхности земли, сигналы с датчика углового положения объекта или калибровочного отражателя поворотной платформы 21 поступают на вход регистрирующего устройства 16 в реальном масштабе времени.When measuring the monostatic EPR of the object under study, synchronization pulses from the clock generator 1 are fed to the start of the pulse transmitter 3.1 ... 3.N of each measuring radar of a fixed wavelength and simultaneously, in the form of a "strobe pulse", into two-channel receiving devices of the same and orthogonal polarization of the measuring radar of a fixed wavelengths 8.1 ... 8.N. From the output of a pulse transmitter of a fixed wavelength 3.1 ... 3.N, pulses of high-frequency oscillations through a waveguide switch 4.1 ... 4.N of vertical or horizontal polarization, antenna switches 5.1.1., 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N and a transmitting-polarizing splitter 6.1 ... 6.N are emitted by the transceiver antenna 7.1 ... 7.N in the direction of the test object 9 or the calibration reflector 10 installed at a distance of R ₁ (Fig.2) from the transceiver antenna 7.1 ... 7.N. The probe pulse emitted by the 7.1 ... 7.N transceiver antenna is reflected by the object under investigation in the direction of the same 7.1 ... 7.N antenna and, through the transceiver polarization splitter 6.1 ... 6.N and the antenna switches 5.1.1., 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N, the signals of orthogonal polarization are fed to the inputs of a two-channel receiving device of coincident and orthogonal polarization of the measuring radar of a fixed wavelength of 8.1 ... 8.N, where, after the intermediate frequency signals are allocated to them, they are amplified, detected and gated "strobe-pulses" x ", coming from the clock generator 1, is fed to the input of the recording device 16, for example, a light-beam (loop) oscilloscope of the type H-115. The rotation of the object is carried out in the horizontal plane with the help of a rotary platform 20 mounted at ground level, signals from the angle sensor of the object or the calibration reflector of the rotary platform 21 are input to the recording device 16 in real time.

При измерении бистатической ЭПР исследуемого объекта наведение приемных антенн 12.1…12.N разнесенных приемных устройств 11.1…11.N осуществляется в направлении пассивных ретрансляторов 17.1…17.M, установленных в линию, при этом пассивные ретрансляторы 17.1…17.M в линии смещены один относительно другого на величину проекции предыдущего ретранслятора на плоскость, ортогональную оси линии ΔC_m=a _Рmsin[(γ_m+θ_Р)/2], а суммарное смещение пассивных ретрансляторов 17.1…17.M в линии не превышает ширину диаграммы направленности системы приемных антенн 12.1…12.N разнесенных приемных устройств 11.1…11.N с наивысшей разрешающей способностью δΘ_{прм 0,5} по уровню половинной мощности $C^{\sum} m = \sum_{m = 1}^{M} Δ C_{m} \leq R_{1 m} t d δ g_{п р м 0,5}$

.When measuring the bistatic EPR of the object under study, the receiving antennas 12.1 ... 12.N of the spaced receiving devices 11.1 ... 11.N are guided towards the passive repeaters 17.1 ... 17.M installed in the line, while the passive repeaters 17.1 ... 17.M are shifted in line relative to the other by the projection value of the previous repeater onto a plane orthogonal to the axis of the line ΔC _m = a _Рm sin [(γ _m + θ _Р ) / 2], and the total shift of the passive repeaters 17.1 ... 17.M in the line does not exceed the beam pattern of the receiving system antennas 12.1 ... 12.N times Eseniya receivers 11.1 ... 11.N with the highest resolution δΘ _{0.5 prm} at half power

C^{\sum} m = \sum_{m = one}^{M} Δ C_{m} \leq R_{one m} t d δ g_{P R m 0.5}

.

Наведение приемных антенн 12.1…12.N на линию пассивных ретрансляторов производится по максимуму отраженного сигнала от эффективного бистатического калибровочного отражателя 10, например, вертикально установленного цилиндра. Излученные приемопередающими антеннами 7.1…7.N зондирующие импульсы переотражается от исследуемого объекта 9 или калибровочного отражателя 10 в сторону плоских ромбических пластин 18.1…18.M пассивных ретрансляторов 17.1…17.M, установленных на дальности R₂ от исследуемого объекта 9 и на дальности R₃ от приемных антенн 12.1…12.N разнесенных приемных устройств (фиг.1, фиг.2), на малоотражающих мачтах 19.1…19.M, например, металлической ферме, покрытой шиповидным радиопоглощающим материалом, имеющим коэффициент отражения менее 6%. Наведение пассивного ретранслятора в системе «исследуемый объект - пассивный ретранслятор - приемная антенна» производится путем его наведения по угловым координатам и перемещения в вертикальной плоскости по максимуму сигнала на выходе антенн 12.1…12.N, отраженного от калибровочного отражателя 10, установленного на оси вращения поворотной платформы 20. Исследуемый объект 9 и калибровочный отражатель 10 поочередно устанавливаются на поворотной платформе 20, сопряженной с датчиком углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя 21. Отраженные от исследуемого объекта 9 или калибровочного отражателя 10 сигналы зеркально переотражаются плоской ромбической пластиной пассивного ретранслятора 17.1…17.M в направлении приемных антенн разнесенных приемных устройств 11.1…11.N, при этом угол ориентации оси линии пассивных ретрансляторов θ_р определяется минимальным расстоянием R_{2 min}, которое выбирается из условия «дальней зоны» θ_р=arcsin(R_{2 min}/R₁). Угол ориентации пассивного ретранслятора относительно оси линии их построения α_Рm обеспечивает зеркальное переотражение рассеянного исследуемым объектом или калибровочным отражателем сигнала в направлении приемной антенны разнесенного приемного устройства α_Рm=(γ_m+θ_р)/2, а минимальный угол разноса многопозиционного РИК определяется из условия обеспечения дальней зоны в системе «приемная антенна - первый пассивный ретранслятор» линииThe receiving antennas 12.1 ... 12.N are guided to the passive repeater line to the maximum of the reflected signal from the effective bistatic calibration reflector 10, for example, a vertically mounted cylinder. The probe pulses emitted by the transceiver antennas 7.1 ... 7.N are reflected from the test object 9 or the calibration reflector 10 toward flat rhombic plates 18.1 ... 18.M of passive repeaters 17.1 ... 17.M installed at a distance of R ₂ from the test object 9 and at a distance of R ₃ from receiving antennas 12.1 ... 12.N of spaced receiving devices (FIG. 1, FIG. 2), on low-reflecting masts 19.1 ... 19.M, for example, a metal truss coated with a spike-shaped radar absorbing material having a reflection coefficient of less than 6%. The passive repeater is guided in the system "object under study - passive repeater - receiving antenna" by pointing it in angular coordinates and moving in the vertical plane to the maximum signal at the output of the antennas 12.1 ... 12.N reflected from the calibration reflector 10 mounted on the rotational axis of rotation platforms 20. The test object 9 and the calibration reflector 10 are alternately mounted on a rotary platform 20, coupled to a sensor of the angular position of the test object or calibration the reflector 21. The signals reflected from the test object 9 or the calibration reflector 10 are mirrored by the flat rhombic plate of the passive repeater 17.1 ... 17.M in the direction of the receiving antennas of the spaced receiving devices 11.1 ... 11.N, while the angle of orientation of the axis of the line of the passive repeaters θ _p is determined by the minimum the distance R _{2 min} , which is selected from the conditions of the "far zone" θ _p = arcsin (R _{2 min} / R ₁ ). The orientation angle of the passive repeater relative to the axis of their construction line α _Рm provides a mirror reflection of the signal scattered by the object or calibration reflector towards the receiving antenna of the diversity receiver α _Рm = (γ _m + θ _р ) / 2, and the minimum separation angle of the multi-position RIC is determined from the condition providing the far zone in the system "receiving antenna - the first passive repeater" line

, где

R_{31} > > γ_{\min} = γ_{one} = a r c t g \frac{R_{31} \sin θ_{p}}{R_{2} - R_{31} \cos θ_{p}}

where

R₃₁ - расстояние между приемной антенной разнесенного приемного устройства и первым пассивным ретранслятором линии, при условии R₃₁≥(a _Рm+l_max)²/λ, а расстояние между соседними пассивными ретрансляторами линии ΔR₃=R_3m-R_3(m-1) должно быть не меньше наихудшей разрешающей способности по дальности многопозиционного РИК ΔR_max≥cτ_{u max}/2 (фиг.2). С выхода приемных антенн 12.1…12.N совпадающая и кроссовая компоненты отраженного сигнала разделяются на соответствующие волноводные каналы с помощью приемного поляризационного расщепителя 13.1…13.N и по волноводным каналам через приемные антенные переключатели 14.1.1, 14.2.1…14.1.N, 14.2.N поступают на входы двухканальных приемных устройств совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного премного устройства 15.1…15.N, где, после выделения им сигналов промежуточной частоты, происходит их усиление, детектирование и стробирование «строб-импульсом», поступающим от генератора синхроимпульсов 1. С выходов каналов совпадающей и кроссовой поляризации двухканальных приемных устройств совпадающей и ортогональной поляризации 15.1…15.N разнесенного премного устройства 11.1…11.N низкочастотные импульсные сигналы (или их огибающие) поступают на входы регистрирующего устройства 16. Контроль за работой комплекса осуществляется операторами с помощью, например, осциллографов - индикаторов. Обработка результатов измерений производится по выходным данным регистрирующего устройства 16.R ₃₁ is the distance between the receiving antenna of the diversity receiver and the first passive repeater of the line, provided R ₃₁ ≥ ( a _Pm + l _max ) ² / λ, and the distance between adjacent passive repeaters of the line ΔR ₃ = R _3m -R _{3 (m- 1)} should be not less than the worst resolution in range of the multi-position RIC ΔR _max ≥cτ _{u max} / 2 (figure 2). From the output of the receiving antennas 12.1 ... 12.N, the coincident and cross components of the reflected signal are separated into the corresponding waveguide channels using the receiving polarizing splitter 13.1 ... 13.N and along the waveguide channels through the receiving antenna switches 14.1.1, 14.2.1 ... 14.1.N, 14.2.N are fed to the inputs of two-channel receiving devices of the matching and orthogonal polarization of the spaced apart device 15.1 ... 15.N, where, after separation of the intermediate frequency signals by them, they are amplified, detected and gated with a “strobe pulse” coming from the clock generator 1. From the outputs of the channels of the coincident and cross polarization of two-channel receiving devices of the same and orthogonal polarization 15.1 ... 15.N of the spaced apart device 11.1 ... 11.N low-frequency pulse signals (or their envelopes) are fed to the inputs of the recording device 16. Control the work of the complex is carried out by operators using, for example, oscilloscopes - indicators. Processing of the measurement results is performed according to the output of the recording device 16.

Работоспособность предложенного способа и комплекса для его реализации подтверждена многократными измерениями, для чего использовались измерительные РЛС с рабочей длиной волны 0,8, 3,2 и 11 см и длительностью зондирующих импульсов 0,1 и 0,2 мкс, в качестве ретрансляторов - плоские ромбические дюралюминиевые пластины с размером диагоналей 1,5×1,5 м, установленные на металлических фермах высотой 3 метра, укрытых накидками из радиопоглощающего материала «Ворс», установленных в линию, совпадающую с осями приемных антенн многоканального подвижного приемного экранированного комплекса ПЭК-3, в качестве исследуемого объекта - автомобили, летательные аппараты, артснаряды различных калибров, калибровочные отражатели в виде цилиндров (фиг.3). Результаты опытных проверок многократно подтвердили техническую реализуемость предлагаемого способа, а также работоспособность, правильность функционирования и высокую не хуже 30% точность измерений, реализующего его, многопозиционного радиолокационного измерительного комплекса. Доработка известного комплекса до предлагаемого не вызывает технических затруднений, так как все новые узлы и системы выполнены на существующей отечественной элементной базе и не требует больших материальных затрат.The operability of the proposed method and the complex for its implementation is confirmed by multiple measurements, for which we used measuring radars with a working wavelength of 0.8, 3.2 and 11 cm and a duration of probing pulses of 0.1 and 0.2 μs, as repeaters - flat rhombic duralumin plates with a diagonal size of 1.5 × 1.5 m, mounted on metal trusses 3 meters high, covered with cloaks of Vors radio-absorbing material, installed in a line coinciding with the axes of the receiving antennas of a multi-channel mobile receiving shielded complex PEK-3, as the object under study - cars, aircraft, artillery shells of various calibers, calibration reflectors in the form of cylinders (figure 3). The results of experimental tests have repeatedly confirmed the technical feasibility of the proposed method, as well as performance, proper functioning and high accuracy of 30%, not worse than 30%, of the multi-position radar measuring complex that implements it. The refinement of the known complex to the proposed one does not cause technical difficulties, since all new components and systems are made on the existing domestic element base and do not require large material costs.

Обозначения, принятые на фиг.1 и фиг.2Designations adopted in figure 1 and figure 2

1 - генератор синхроимпульсов;1 - clock generator;

2.1…2.N - .измерительные РЛС фиксированной длины волны;2.1 ... 2.N -. Measuring radars of a fixed wavelength;

3.1…3.N - импульсные передатчики фиксированной длины волны;3.1 ... 3.N - pulse transmitters of a fixed wavelength;

4.1…4.N - волноводные переключатели;4.1 ... 4.N - waveguide switches;

5.1.1, 5.2.1…5.1.N, 5.2.N - антенные переключатели;5.1.1, 5.2.1 ... 5.1.N, 5.2.N - antenna switches;

6.1…6.N - приемопередающие поляризационные расщепители;6.1 ... 6.N - transceiver polarizing splitters;

7.1…7.N - приемопередающие антенны;7.1 ... 7.N - transceiver antennas;

8.1…8.N - двухканальные приемные устройства совпадающей и ортогональной поляризации измерительной РЛС;8.1 ... 8.N - two-channel receiving devices of coincident and orthogonal polarization of the measuring radar;

9 - исследуемый объект;9 - the investigated object;

10 - калибровочный отражатель;10 - calibration reflector;

11.1…11.N - разнесенные приемные устройства;11.1 ... 11.N - diversity receiving devices;

12.1…12.N - приемные антенны,12.1 ... 12.N - receiving antennas,

13.1…13.N - приемные поляризационные расщепители;13.1 ... 13.N - receiving polarizing splitters;

14.1.1, 14.2.1, … 14.1.N, 14.2.N - приемные антенные переключатели;14.1.1, 14.2.1, ... 14.1.N, 14.2.N - receiving antenna switches;

15.1…15.N - двухканальные приемные устройства совпадающей и ортогональной поляризации разнесенного приемного устройства;15.1 ... 15.N - two-channel receiving devices of matching and orthogonal polarization of a diversity receiving device;

16 - регистрирующее устройство;16 - recording device;

17.1…17.M - пассивные ретрансляторы;17.1 ... 17.M - passive repeaters;

18.1…18.M - плоские ромбические пластины;18.1 ... 18.M - flat rhombic plates;

19.1…19.M - малоотражающие мачты;19.1 ... 19.M - low reflective masts;

20 - поворотная платформа;20 - rotary platform;

21 - датчик углового положения исследуемого объекта или калибровочного отражателя поворотной платформы.21 - the sensor of the angular position of the investigated object or calibration reflector of the turntable.

Claims

1. The method of measuring the effective scattering area (EPR) of objects, which consists in irradiating the investigated object with a pulse signal of a fixed wavelength, fixed power and fixed polarization of the linear basis radiated by the antenna measuring radar station (IRLS) in the direction of the studied object, re-radiation of the signal scattered by the studied object from direction corresponding to a given separation angle of the radar measuring complex (RIC) in the horizontal plane, using the system s of M passive repeaters in the direction of the receiving antenna spaced apart in the horizontal and vertical planes of the receiving device, receiving this signal separately from each passive repeater, recording, followed by comparing the signal powers scattered by the object under study and a calibration reflector with a known bistatic EPR located at the location of the studied object, in turn, instead of it on a rotary platform, characterized in that the investigated object is additionally irradiated with N-1 pulsed With the signals of fixed power and fixed polarization of N-1 measuring radars of a fixed wavelength, the signal scattered by the studied object for the corresponding separation angles is reflected using a system of passive repeaters with a low (less than - 30 dB) level of side lobes of the bistatic scattering indicatrix installed on a special measuring path providing a quasi-plane distribution of the electromagnetic field on one line coinciding with the fixed direction of the optical axes of the receiving system antennas of spaced receiving devices spanning the wavelength range λ _N , and from the respective installation site of each passive relay of the separation angle γ _{m, the} temporary selection of signals from each passive relay of spaced receiving devices is carried out due to the difference in the path of the rays along the paths R _2m and R _3m , take , measure the power of each matching and orthogonally polarized component, compare it with the power of the signals of the corresponding polarization reflected from the calibration reflector with known bistatic EPR at the corresponding polarization, and the powers of the coincident and orthogonally polarized components of the signals scattered by the test object and the calibration reflector are recorded, and the test object or calibration reflector is rotated alternately in the horizontal plane at fixed values of the orientation angle in the vertical plane and the current orientation is taken into account when processing the measurement results the object under study or the calibration reflector for all the studied values of the separation angles and for in waves, as well as the relative position of each measuring radar station of a fixed wavelength relative to the object under study and each passive repeater.

2. A multi-position radar measuring complex for measuring the effective scattering area (EPR) of the studied objects, containing a clock generator at a fixed-wave radar measuring station (IRL), consisting of a fixed-wave pulse transmitter and a transceiver antenna, the object under study, a calibration reflector, and a rotary platform with a sensor for the current angular position of the object under study or a calibration reflector, M passive repeaters in the form of a plane x plates mounted on the surface of the earth, a receiver with a receiving antenna and a recording device, spaced apart from the transmitter in the horizontal and vertical plane, and one output of the clock generator is connected to a pulse transmitter of a fixed wavelength, the output of which is connected to a transceiver antenna connected by radar channel "transceiver antenna - the studied object or calibration reflector - passive repeater" with the studied object or a calibration reflector and a passive repeater, which is connected via a radio channel “transceiver antenna - signal scattered by the object - passive repeater - receiving antenna” with a transceiver antenna, an object under study or a calibration reflector and a spaced receiver device, the output of which is connected to a recording device, while the second output of the generator clock pulses connected to a spaced receiving device to provide gating useful, reflected by a passive relay repeater seeded by the test object or calibration reflector, in range, and the output of the angle sensor of the test object or calibration reflector mounted on the turntable is connected to the input of the same recording device, characterized in that it is additionally introduced N-1 measuring radar (IRS ) of a fixed wavelength, with a waveguide switch, two antenna switches, and a transceiver polarizing splitter through which a transceiver the antenna is connected to the corresponding antenna switch, the second outputs of which are connected to the corresponding inputs of the two-channel receiving device of the same and orthogonal polarization of the radar, two outputs of which are connected to the corresponding inputs of the recording device, and each of the N-1 spaced receiving devices consists of a two-channel receiving device of the same and orthogonal polarization diversity receiver, synchronized from a single oscillator radar a measuring complex (RIC), two antenna switches and a receiving polarizing splitter, and the receiving antenna through the receiving polarizing splitter and the corresponding antenna switch is connected to the corresponding input of the two-channel receiving device of the matching and orthogonal polarization of the diversity receiving device, the outputs of which are the outputs of the diversity receiving device, and each the passive repeater consists of a low-reflecting mast, on which a flat rhombic I have a plate with the possibility of pointing it in angular coordinates and moving in a vertical plane, the passive repeaters installed on one line coinciding with the optical axis of the fixed direction of the receiving antennas of the spaced receiving devices, the second output of the clock generator connected to the third input of the two-channel receiving device matching and orthogonal polarization diversity receiver to ensure the gating of useful, scattered by the investigated object or potassium rovochnym signal reflector at an appropriate angle spacing, in range, each IRLS fixed wavelength is set at a distance from the object

R_{one} = \frac{{(l_{BUT P R \partial} + l_{about b . \max})}^{2}}{λ_{N}}

where
l _{Aprd (prm)} - the aperture size of the transceiver antenna;
l _rev.max - maximum linear size of the investigated object;
λ _N is the working wavelength of the radar detector of a fixed wavelength and RIC clock pulses synchronized from a single generator, and passive repeaters due to the use of a flat rhombic plate have a low level of side lobes of the bistatic scattering indicatrix and the sizes of which provide the required amplitude-phase distribution of the electromagnetic field at the object under study and on the paths R ₂ "the object under study is a passive repeater" and R ₃ "passive relay is a receiving antenna of a diversity receiving receiver trinity "in accordance with the requirement of the far zone

R_{2} = \frac{{(l_{about b . \max} + a_{p})}^{2}}{λ_{N}}

,

R_{3} = \frac{{(a_{p} + l_{BUT P R m})}^{2}}{λ_{N}}

where
l _rev.max - maximum linear size of the investigated object;
a _p is the maximum linear size of the plate of a flat passive repeater;
l _Aprm - the size of the aperture of the receiving antenna of the diversity receiving device at a wavelength λ _N ,
moreover, the angle of orientation of the axis of the line of the passive repeaters θ _p is determined by the minimum distance R _{2 min} , which is selected from the condition of the "far zone" θ _p = arcsin (R _{2 min} / R ₁ ), the angle of orientation of the passive repeater relative to the axis of the line of their construction α _Pm provides a mirror re-reflection of the signal scattered by the test object or calibration reflector in the direction of the receiving antenna of the diversity receiver α _Pm = (γ _m + θ _p ) / 2, the minimum separation angle RIC γ _m (γ _min ) is determined from the condition for ensuring the far zone in the system “p receive antenna diversity receiver - the first passive repeater "line - γ ₁

R_{31} > > γ_{\min} = γ_{one} = a r c t g \frac{R_{31} \sin θ_{p}}{R_{2} - R_{31} \cos θ_{p}}

where
R ₃₁ is the distance between the receiving antenna of the diversity receiver and the first passive repeater of the line, provided R ₃₁ ≥ (a _Pm + l _max ) ² / λ, and the distance between them ΔR ₃ = R _3m -R _{3 (m-1)} should be no less than the worst range resolution of a multi-position RIC
ΔR _max ≥cτ _{u max} / ₂ , where c is the speed of light m / s,
while the passive repeaters in the line are offset one from another by the projection of the previous passive repeater onto a plane orthogonal to the axis of the line ΔC _m = a _Pm sin [(γ _m + θ _P ) / 2], and the total shift of the passive repeaters in the line does not exceed the width radiation patterns of a system of receiving antennas of diversity receiving devices with the highest resolution δΘ prm _0.5 at half power level

C^{\sum} m = \sum_{m = one}^{M} Δ C_{m} \leq R_{one m} t g δ θ_{P R m 0.5}

.