Procedimientos y sistemas de emisión codificada y de recepción de antenas, particularmente para radar.

Procedimiento de teledetección para emitir señales de base (SB1,

SBN) que presenta propiedades de ortogonalidad mediante antenas de emisión (AE1, AES) en un sistema de emisión (SEM) y recibir las señales de base mediante varias antenas de recepción (AR1, ARU) en un sistema de recepción (SRE), caracterizado porque comprende una formación de diagramas de radiación de emisión para emitir respectivamente las señales de base mediante todas las antenas de emisión (AE1, AES), estando cada diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base respectiva (SBn) que va a ser emitida por todas las antenas de emisión y que comprende lóbulos de radiación principales (LP1, LPN) alternados con lóbulos de radiación secundarios (LS), estando los lóbulos de radiación principales de los diagramas de radiación de emisión sensiblemente alternados y yuxtapuestos en el espacio, y una formación de diagramas de radiación de recepción en una zona de recepción (ZR) con el fin de recibir las señales de base mediante cada una de las antenas de recepción (AR1, ARU) y seleccionar los lóbulos principales (LPn) del diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base (SBn) gracias a las propiedades de ortogonalidad de las señales de base (SB1, SBN), siendo el número de diagramas de radiación de recepción al menos igual al número de celdas (CESn,m) que están contenidas en la zona de recepción, que están cubiertas por los lóbulos de radiación principales (LPn) de uno de los diagramas de radiación de emisión y que están situados en una distancia biestática dada de los diagramas de emisión y de recepción.

Procedimientos y sistemas de emisión codificada y de recepción de antenas, particularmente para radar.

La presente invención se refiere de manera general a procedimientos y sistemas de emisión y de recepción de antenas para sistemas de teledetección, particularmente el radar. Más particularmente, se refiere a una detección más allá del horizonte mediante ondas superficiales y utilizando la combinación de las propiedades de los sistemas de antenas y de las codificaciones de señales que presentan propiedades de ortogonalidad.

Tal procedimiento encuentra aplicación en la detección de objetivos más allá del horizonte mediante los sistemas de radares de ondas superficiales de tipo HFSWR (“High Frequency Surface Wave Radar”, en inglés – Radar de Onda Superficial de Alta Frecuencia) . Un sistema de radar HFSWR está esencialmente limitado por el eco parásito debido a la superficie terrestre, particularmente en el caso de la detección de navíos para los cuales el eco útil está localizado, en el espacio de distancia doppler, en el eco parásito del mar, llamado por los especialistas “espectro de mar”. El eco parásito, ya sea debido al mar (espectro marino) o a otra causa se llamará en esta memoria eco

parásito. Los ecos de objetivos se encuentran enmascarados por el eco parásito cuya importancia está en relación directa con la dimensión de la celda de radar definida por las dimensiones geométricas del volumen en el cual las ondas de radares susceptibles de ser difundidas pueden, en un instante dado, participar en la formación de la señal recibida por el sistema de radar.

Teniendo en cuenta las posibilidades materiales de implantación de los sistemas de radares HFSWR, las celdas de radares siguen siendo, en la técnica anterior, demasiado grandes para alcanzar los objetivos deseados por los usuarios. Para alcanzar estos objetivos, es necesario reducir las dimensiones de estas celdas en un factor de algunas decenas a algunas centenas.

Para reducir las dimensiones de la celda de resolución de radar, la técnica anterior conduce a aumentar las dimensiones de los sistemas de antenas de recepción, que son los más voluminosos, cuando es posible, lo que conduce a sistemas geométricamente más grandes y a la utilización de un gran número de antenas. Las limitaciones de esta extensión son aportadas por varios factores que pueden intervenir separada o simultáneamente y que constituyen inconvenientes de la técnica anterior: el volumen en el suelo, las dimensiones del frente de onda en el sitio de recepción, la complejidad de los tratamientos ligada al número de antenas.

Por otra parte, en otro dominio relativo a la asignación de recursos en una red de comunicación de acceso múltiple por división de espacio (SDMA-MIMO, la solicitud de patente WO 2007/124460 A propone conjuntos de antenas de emisión asociadas respectivamente a diagramas de radiación que están repartidos en el espacio sensiblemente sin superposición y que están asociados a señales diferentes.

La invención se dirige a remediar los inconvenientes citados anteriormente y más particularmente a reducir las dimensiones de celdas de resolución de radares en un factor que puede variar de aproximadamente 50 aproximadamente a 500 para mejorar las capacidades de detección de los sistemas de radares sin imponer al sistema de antenas de recepción dimensiones importantes.

Con este fin, un procedimiento de teledetección de acuerdo con la invención para emitir señales de base que presentan propiedades de ortogonalidad mediante antenas de emisión en un sistema de emisión y recibir las señales de base mediante varias antenas de recepción en un sistema de recepción, es tal como el caracterizado de acuerdo con la reivindicación 1.

La invención se refiere también a sistemas de emisión y de recepción para la teledetección que comprenden varias antenas de emisión para emitir señales de base que presentan propiedades de ortogonalidad y varias antenas de recepción para recibir las señales de base. El sistema de emisión se caracteriza porque comprende un medio para formar diagramas de radiación de emisión para emitir respectivamente las señales de base mediante todas las antenas de emisión, estando cada diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base respectiva que va a ser emitida por todas las antenas de emisión y comprendiendo lóbulos de radiación principales alternados con lóbulos de radiación secundarios, estando los lóbulos de radiación principales de los diagramas de radiación de emisión sensiblemente alternados y yuxtapuestos en el espacio. El sistema de recepción está caracterizado porque comprende un medio para formar diagramas de radiación de recepción en una zona de recepción con el fin de recibir las señales de base por cada una de las antenas de recepción y seleccionar los lóbulos principales del diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base gracias a las propiedades de ortogonalidad de las señales de base, siendo el número de diagramas de radiación de recepción al menos igual al número de celdas que están contenidas en la zona de recepción, que están cubiertas por los lóbulos de radiación principales de uno de los diagramas de radiación de emisión y que están situadas a una distancia biestática dada de los sistemas de emisión y de recepción.

La invención es aplicable en las técnicas de radares en general, así como en los sondajes de canales, en los sistemas de detección mediante sonar, en los sistemas de localización mediante radio o en la radiografía de órganos en aplicaciones médicas o de estructuras en las aplicaciones industriales. Todas las aplicaciones citadas anteriormente se basan en el análisis de celdas espaciales en las que es necesario reducir las dimensiones para aumentar los rendimientos.

El sistema de emisión de antenas es apto para producir una radiación radioeléctrica caracterizada por ejemplo en un plano determinado, por ejemplo horizontal que pasa por el sistema de emisión y el sistema de recepción, por máximos de densidad superficial de energía radiada que están sensiblemente yuxtapuestos según un reparto predeterminado en el plano predeterminado de manera que cubre una zona de recepción vigilada que puede cubrir parcial o totalmente el plano predeterminado. Los máximos corresponden a los lóbulos de radiación principales asociados a las señales de base radioeléctricas. Para cada señal de base, los máximos de energía radiada están comprendidos en sectores angulares cónicos cuya cúspide es el lugar de emisión y que están repartidos regular y periódicamente en el espacio. Los máximos de energía de la señal de base están separados por sectores angulares cónicos de radiación mínima que corresponden a los lóbulos de radiación secundarios en los cuales la densidad superficial de energía es muy inferior a la existente en los sectores angulares cónicos en los que están situados los máximos de densidad de energía correspondientes a los diagramas de radiación principales. El diagrama de

radiación asociado con una señal de base en el plano predeterminado se denomina “diagrama estratificado”.

El sistema de emisión de antenas puede producir dos o más diagramas de radiación estratificados diferentes que están sensiblemente yuxtapuestos, es decir, son disjuntos, o están pegados, o son no disjuntos, en la práctica con lóbulos principales yuxtapuestos o que se superponen sensiblemente lateralmente, con el fin de iluminar el conjunto desde el lugar de emisión donde está instalado el sistema de emisión, la totalidad de una zona de recepción de antenas de acuerdo con la invención. Los diagramas de radiación de emisión son distintos en azimut y zenit y tienen lóbulos de radiación principales secantes a la zona de recepción vigilada.

Las señales de base pueden ser numéricas o analógicas y deben poseer propiedades de ortogonalidad específicas para mejorar la determinación de las células de radar en el sistema de recepción. A este respecto, las antenas de emisión pueden emitir las señales de base simultánea y periódicamente, o sucesivamente y cilíndricamente en intervalos que las separan temporalmente dos a dos. En el sistema de recepción, las señales de base, en tanto que señales de referencia, son respectivamente asociadas a operadores matemáticos respectivos, que pueden ser, por ejemplo, correlaciones.

De acuerdo con una primera propiedad de ortogonalidad, las señales de base son ortogonales... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de teledetección para emitir señales de base (SB1, SBN) que presenta propiedades de ortogonalidad mediante antenas de emisión (AE1, AES) en un sistema de emisión (SEM) y recibir las señales de base mediante varias antenas de recepción (AR1, ARU) en un sistema de recepción (SRE) , caracterizado porque comprende

una formación de diagramas de radiación de emisión para emitir respectivamente las señales de base mediante todas las antenas de emisión (AE1, AES) , estando cada diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base respectiva (SBn) que va a ser emitida por todas las antenas de emisión y que comprende lóbulos de radiación principales (LP1, LPN) alternados con lóbulos de radiación secundarios (LS) , estando los lóbulos de radiación principales de los diagramas de radiación de emisión sensiblemente alternados y yuxtapuestos en el espacio, y

una formación de diagramas de radiación de recepción en una zona de recepción (ZR) con el fin de recibir las señales de base mediante cada una de las antenas de recepción (AR1, ARU) y seleccionar los lóbulos principales (LPn) del diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base (SBn) gracias a las propiedades de ortogonalidad de las señales de base (SB1, SBN) , siendo el número de diagramas de radiación de recepción al menos igual al número de celdas (CESn, m) que están contenidas en la zona de recepción, que están cubiertas por los lóbulos de radiación principales (LPn) de uno de los diagramas de radiación de emisión y que están situados en una distancia biestática dada de los diagramas de emisión y de recepción.

2 – Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, según el cual las señales de base son ortogonales dos a dos.

3 – Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, según el cual cada señal de base es ortogonal a sí misma desfasada temporalmente.

4 – Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende emisiones de las señales de base sucesivas y cíclicas.

– Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, según el cual los diagramas de recepción recubren la zona de recepción (ZR) .

6 – Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, según el cual al menos uno de los diagramas de recepción tiene varios lóbulos principales alternados con lóbulos de radiación secundarios.

7 – Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, que comprende en el sistema de recepción (SRE)

ponderaciones de las señales captadas mediante las antenas de recepción (AR1, ARU) , siendo la señal captada por una antena de recepción ponderada para producir tantas señales ponderadas como diagramas de radiación de recepción,

una discriminación en señal de base y distancia biestática en el conjunto de las señales ponderadas para discriminar por una parte celdas que tienen una distancia biestática constante, por otra parte para una distancia biestática dada, celdas asociadas a una (SBn) de las señales de base discriminables por sus propiedades de ortogonalidad.

8 – Sistemas de emisión y de recepción para la teledetección que comprenden varias antena de emisión (AE1, AES) para emitir señales de base (SB1, SBN) que presentan propiedades de ortogonalidad y varias antenas de recepción (AR1, ARU) para recibir las señales de base, caracterizados porque

el sistema de emisión (SEM) comprende un medio (EM, CPE) para formar diagramas de radiación de emisión para emitir respectivamente las señales de base por todas las antenas de emisión (AE1, AES) , estando cada diagrama de emisión asociado a una señal de base respectiva (SBn) para ser emitida por todas las antenas de emisión y comprendiendo lóbulos de radiación principales (LP1, LPN) alternados con lóbulos de radiación secundarios (LS) , estando los lóbulos de radiación principales de los diagramas de radiación de emisión sensiblemente alternados y yuxtapuestos en el espacio, y

el sistema de recepción (SRE) comprende un medio (CPR) para formar diagramas de radiación de recepción en una zona de recepción (ZR) con el fin de recibir las señales de base para cada una de las antenas de recepción (AR1, ARU) y seleccionar los lóbulos principales (LPn) del diagrama de radiación de emisión asociado a una señal de base (SBn) gracias a las propiedades de ortogonalidad de las señales de base (SB1, SBN) , siendo el número de diagramas de radiación de recepción al menos igual al número de celdas (CESn, m) que están contenidas en la zona de recepción, que están cubiertas por los lóbulos de radiación principales (LPn) de uno de los diagramas de radiación de emisión y que están situadas a una distancia biestática dada de los sistemas de emisión y de recepción.

9 – Sistemas de emisión y de recepción de acuerdo con la reivindicación 8, donde el sistema de recepción (SRE) 5 comprende

medios (CPR1, 1, CPRP, U) para ponderar señales captadas por las antenas de recepción (AR1, ARU) , siendo la señal captada por una antena de recepción (ARu) ponderada para producir tantas señales ponderadas como diagramas de radiación de recepción, y

medios (DISp, n) para discriminar en señal de base y distancia biestática en el conjunto de las señales

ponderadas, por una parte celdas que tienen una distancia biestática constante, por otra parte para una distancia biestática dada, celdas asociadas a una (SBn) de las señales de base discriminables por sus propiedades de ortogonalidad.

– Programas de ordenador aptos para ser puestos en práctica respectivamente en un sistema de emisión (SEM) que comprende varias antenas de emisión (AE1, AES) para emitir señales de base (SB1, SBN) que presentan

propiedades de ortogonalidad y en un sistema de recepción (SRE) que comprende varias antenas de recepción (AR1, ARU) para recibir las señales de base, estando los citados programas caracterizados porque comprenden instrucciones que, cuando los programas son ejecutados en el sistema de emisión y el sistema de recepción, accionan las etapas del procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.