Procedimiento y sistemas de deconvolución PRT ágil, y sus usos.

Un procedimiento de deconvolución de señal muestreada de tiempo de repetición de impulsos ágil x

(tm), comprendiendo la citada señal impulsos que tienen una frecuencia portadora, que se caracteriza por las etapas siguientes: combinar los impulsos de la citada señal muestreada con la misma frecuencia portadora en una ráfaga (S0), transformar las señales obtenidas de la misma desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia (S2), y realizar la deconvolución de los espectros en el dominio de la frecuencia (S6), siendo obtenidos dichos espectros de la citada etapa de transformación (S2).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E03102732.

Solicitante: THALES NEDERLAND B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: ZUIDELIJKE HAVENWEG 40 P.O. BOX 42 7550 GD HENGELO PAISES BAJOS.

Inventor/es: ERKOCEVIC-PRIBIC,RADMILA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > G01S13/00 (Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas de radio, p. ej. sistemas de radar; Sistemas análogos que utilizan la reflexión o la rerradiación de ondas cuya naturaleza o longitud de onda sea irrelevante o no especificada)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00,... > G01S7/292 (Extracción de las señales de eco deseadas)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Detalles de sistemas según los grupos G01S 13/00,... > G01S7/36 (Medios contra interferencias perturbadoras ("anti-jamming"))
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/22 (que utilizan una frecuencia de repetición de pulsos irregular)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > LOCALIZACION DE LA DIRECCION POR RADIO; RADIONAVEGACION;... > Sistemas que utilizan la reflexión o la rerradiación... > G01S13/24 (que utilizan cambios rápidos de frecuencia (agilidad de frecuencia) de la onda portadora)

PDF original: ES-2478298_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y sistemas de deconvolución PRT ágil, y sus usos

La presente invención se refiere al procesamiento de las señales de radar. En particular, la presente invención se refiere al procesamiento de señales de una señal muestreada ágil de Tiempo de Repetición de Impulsos (PRT) transmitida utilizando una técnica de ensanchamiento de espectro.

La agilidad de impulso a impulso de radiofrecuencia (RF) es un salto de frecuencia conocido como técnica de ensanchamiento de espectro. La agilidad de impulso a impulso de RF implica cambiar la frecuencia portadora en cada impulso. Esto implica una banda de frecuencia mucho más ancha que el ancho de banda mínimo requerido para transmitir y recibir un impulso.

La principal ventaja de la agilidad de impulso a impulso de RF es el incremento de la resistencia contra el bloqueo y las interferencias. El ensanchamiento de espectro ha estado mejorando el radar y la comunicación desde los años cuarenta y ochenta respectivamente. Además de la supresión del bloqueo, un ensanchamiento de espectro de este tipo también puede producir una resolución de alto rango, correlación de frecuencias...

Incluso cuando la velocidad Doppler correspondiente permanece constante dentro de una ráfaga (es decir, dentro de un intervalo de procesamiento coherente), una agilidad de impulso a impulso de RF de este tipo implica espectros Doppler variables en el tiempo. El análisis espectral del espectro variable en el tiempo significa en la aplicación de radar Doppler realizar el procesamiento cuando la frecuencia Doppler cambia de un impulso a otro.

El procesamiento Doppler convencional no puede ser suficiente, puesto que se basa en una frecuencia constante durante una ráfaga. Esta es la razón por la que la combinación de la agilidad de RF con un procesamiento coherente siempre se ha considerado difícil, si no imposible.

Incluso cuando las señales de radar con la fase Doppler podrían ser extraídas en cada impulso, los problemas importantes empezarían en el procesamiento Doppler, principalmente debido a que la fase Doppler recibida, así como la sección transversal de radar de objetivo pueden diferir para diferentes portadoras.

En un radar totalmente coherente, todas las frecuencias son generadas a partir de un único oscilador de referencia, por lo que la coherencia de fase es inherente. La frecuencia portadora írf, las frecuencias intermedias ía y fi_o, la frecuencia de muestreo fs y la frecuencia de repetición de impulsos íprf son generadas de uno y único oscilador. Además, el radar ágil de RF requiere más de una frecuencia intermedia ía,n, por impulso, de manera que se puede generar un número de diferentes frecuencias írf,/) por impulso.

La integración coherente requiere fases no aleatorias de los impulsos reflejados. En un radar coherente, la fase de transmisión es conocida, pero una fase bien controlada de este tipo puede resultar dañada durante la propagación.

En el tiempo de retardo t después del enésimo impulso /?, la señal de radar recibida s(tn), t n = t + (n+'l )íprt (después de la conversión analógica - digital), se puede modelar de la siguiente manera:

s(tn) = a g {mn - 0) em*) => eJ*{tn}

en la que a, g () y cp () representan el eco del objetivo complejo en función de la sección transversal de radar de objetivo, el patrón de ganancia de voltaje de la antena de dos vías con la velocidad de barrido w y el azimut 0 del objetivo, y la fase instantánea, respectivamente. Se supone que el patrón de antena es constante dentro de una ráfaga, por ejemplo, g () = 1. En general, el tiempo de repetición de impulsos tpRT también será constante.

Otro inconveniente de la agilidad de RF es que la agilidad de RF puede hacer que el eco del objetivo a fluctúe independientemente de impulso a impulso, si un objetivo contiene muchos dispersores en lugar de un único dispersory, además, si los dispersores individuales se mueven aleatoriamente.

Si se suponen un dispersor (dominante) y ninguna dependencia de impulso a impulso, las fases de los impulsos reflejados permanecen siendo no aleatorias. Se necesita otro procesamiento Doppler que la transformada de Fourier discreta, a menos que las muestras se obtengan de impulsos con la misma frecuencia.

En un modelo de objetivo extremo tal como, por ejemplo, el modelo Swerling II, muchos dispersores contribuyen por igual a la señal de eco. La amplitud resultante se distribuye de acuerdo con Rayleigh y sólo se puede suponer que la fase resultante se distribuye de manera uniforme en[0, 2tt]. En consecuencia, el procesamiento Doppler no es aplicable y sólo lo es la integración incoherente.

Al asumir que los reflectores no interactúan o se mueven aleatoriamente, son necesarias fases no aleatorias. Sin embargo, la variabilidad de la amplitud es significativamente menos problemática que la variabilidad de la fase. En general, esto añadiría ruido en los resultados del procesamiento Doppler.

La decorrelación de ecos de radar implica que no hay coherencia, es decir, no hay conocimiento de las fases o, por último, de las velocidades radiales. Afortunadamente, hay islas de correlación de frecuencias que dependen de las dimensiones del objetivo y de la posición, pero también de la frecuencia de radio y de su cambio. Por lo tanto, se puede elegir el patrón de agilidad de RF que produzca ecos de radar correlacionados que permitan el procesamiento coherente.

El documento EP 444 458 desvela un sistema de radar que transmite impulsos a frecuencias portadora y a frecuencias de repetición de impulsos diferentes.

En cualquier caso, los espectros variables en el tiempo están presentes en un impulso de radar ágil Doppler de RF coherente. Por lo tanto, el análisis de Fourier ya no se aplica.

En el artículo " Radar de Seguimiento de 35 GHz de Alta Precisión", Oderland, I., Nordlof, Leijon, B. , Actas de la Conferencia de Radar Internacional IEEE 1990, los espectros variables en el tiempo se evitaron mediante la combinación de impulsos con la misma portadora. Este artículo desvela que un procedimiento de este tipo se puede aplicar sólo con un tiempo de repetición de impulso constante (PRT). Sin embargo, esta forma de onda reduce el rango Doppler. Esto significa que el rango de posibles velocidades Doppler inequívocas disminuye rápidamente con el aumento del número de frecuencias portadoras diferentes en una ráfaga.

La presente invención resuelve los inconvenientes que se han mencionado más arriba, en particular, resolver la incompatibilidad entre el procesamiento Doppler y el ensanchamiento de espectro de manera que se proporcione una técnica anti - bloqueo mejorada sin reducir el rango Doppler.

Un objeto de la presente invención es un procedimiento para realizar la deconvolución, que comprende las siguientes etapas:

[SO] combinar los impulsos con la misma portadora en una ráfaga,

[S2] transformar las señales obtenidas de dominio de tiempo a dominio de frecuencia,

[S6] realizar la deconvolución de los espectros obtenidos.

En una primera realización de la presente invención, un procedimiento de deconvolución de este tipo está adaptado para una señal muestreada irregular de PRT que comprende una etapa de conversión de muestras irregulares a muestras regulares completadas con ceros [S1] entre las etapas de combinación y de transformación.

Un objeto adicional de la presente invención es un sistema de deconvolución de una señal muestreada en tiempo de repetición de impulsos x(tm) que se caracteriza porque comprende:

- un medio para combinar los impulsos con la misma frecuencia en una ráfaga,

- un medio para transformar estos impulsos del dominio de tiempo al dominio de frecuencia;

- un... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de deconvolución de señal muestreada de tiempo de repetición de impulsos ágil x(tm), comprendiendo la citada señal impulsos que tienen una frecuencia portadora, que se caracteriza por las etapas siguientes: combinar los impulsos de la citada señal muestreada con la misma frecuencia portadora en una ráfaga (SO), transformar las señales obtenidas de la misma desde el dominio del tiempo al dominio de la frecuencia (S2), y realizar la deconvolución de los espectros en el dominio de la frecuencia (S6), siendo obtenidos dichos espectros de la citada etapa de transformación (S2).

2. El procedimiento de deconvolución de acuerdo con la reivindicación anterior, que comprende, además, calcular la transformada discreta de Fourier de las muestras por frecuencia dentro de la etapa de transformación (S2) de tiempo a frecuencia.

3. El procedimiento de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, dentro de la etapa de transformación (S2) de tiempo a frecuencia, las siguientes sub - etapas :

calcular el espectro del esquema de muestreo dft (c) y

buscar los componentes no cero L del mismo.

4. El procedimiento de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, si x(tm) es una señal muestreada con tiempo de repetición de impulsos irregular, una etapa de conversión (S1) de muestras irregulares x(tm) en muestras regulares completadas con ceros r(iTs) entre la etapa de combinación (SO) y la etapa de transformación de tiempo a frecuencia (S2).

5. El procedimiento de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende, además, entre la etapa de transformación de frecuencia a tiempo (S2) y la etapa de deconvolución (S6), las etapas siguientes :

aislar los espectros de los ecos parásitos asumiendo que los ecos parásitos se extienden sobre más de unas pocas puertas de distancia (S3),

estimar las líneas espectrales de los ecos parásitos de la media y la anchura de los espectros aislados de los ecos parásitos (S4)

restar los espectros de los ecos parásitos estimados del espectro total (S5).

6. Un sistema de deconvolución de señal muestreada de tiempo de repetición de impulsos ágil x(tm), comprendiendo la citada señal impulsos de que tienen una frecuencia portadora, que se caracteriza por

un medio para combinar los impulsos con la misma frecuencia portadora en una ráfaga,

un medio para transformar los impulsos obtenidos a partir del citado medio para la combinación del dominio de tiempo al de frecuencia;

un medio para realizar la deconvolución en el dominio de la frecuencia de los espectros obtenidos a partir del citado un medio para la transformación.

7. El sistema de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 6, que comprende, además, un medio para convertir las muestras irregulares x(tm) en muestras regulares completadas con ceros r(iTt), este medio para convertir recibe los impulsos Irregulares agrupados por frecuencia procedentes de los medios para combinar y transmite las muestras completadas con ceros al medio para transformar.

8. El sistema de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 7, que comprende, además, entre el medio para transformar y el medio para realizar la deconvolución:

un medio para aislar el espectro de ecos parásitos dft (r) suponiendo que los ecos parásitos se extiende sobre más de unas pocas puertas de distancia;

un medio para estimar las líneas espectrales de los ecos parásitos a partir de la media y la anchura de los espectros aislados de los ecos parásitos;

un medio para restar los espectros de los ecos parásitos estimados del espectro total dft (r).

9. Un sistema emisor / receptor que comprende una antena, un oscilador de referencia, un medio para sintetizar una frecuencia portadora conectada al oscilador de referencia, un medio para sintetizar una frecuencia de repetición de impulsos conectado al oscilador de referencia, un convertidor analógico a digital y un procesador que comprende el procesador que implementa el procedimiento de deconvolución de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2 o 4.

10. El uso del procedimiento de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 1, en un sistema de radar.

11. El uso del sistema de deconvolución de acuerdo con la reivindicación 6, en un sistema de radar.

12. El uso del sistema emisor / receptor de acuerdo con la reivindicación 9, en un sistema de radar.

13. El uso del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 como procedimiento anti - bloqueo.