RU2133480C1 - Radar method for determination of object motion parameters - Google Patents
Radar method for determination of object motion parameters Download PDFInfo
- Publication number
- RU2133480C1 RU2133480C1 RU98101955A RU98101955A RU2133480C1 RU 2133480 C1 RU2133480 C1 RU 2133480C1 RU 98101955 A RU98101955 A RU 98101955A RU 98101955 A RU98101955 A RU 98101955A RU 2133480 C1 RU2133480 C1 RU 2133480C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- interference signal
- target
- frequency
- signal
- parameters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и, в частности, к методам восстановления траектории цели в разнесенной радиолокации. The invention relates to radar and, in particular, to methods for restoring the path of a target in a spaced radar.
Известны различные способы восстановления траектории цели [1, 2]. В [1] рассмотрены методы определения координат целей в двухпозиционных радиолокационных системах. Одни из них используют импульсное зондирование и соответственно определение разности расстояний от цели до приемника и передатчика. There are various ways to restore the trajectory of the target [1, 2]. In [1], methods for determining the coordinates of targets in two-position radar systems are considered. Some of them use pulsed sensing and, accordingly, the determination of the difference in the distances from the target to the receiver and transmitter.
Однако в зоне наличия просветного эффекта, т.е. вблизи линии связи, эта разность мала и для ее определения требуется зондирование очень короткими импульсами. However, in the zone of the presence of the luminous effect, i.e. near the communication line, this difference is small and its determination requires probing with very short pulses.
Это сильно усложняет генерацию, последующую обработку эхо-сигнала и защиту от пассивных помех. This greatly complicates the generation, subsequent processing of the echo signal and protection against passive interference.
Другие методы предполагают раздельное измерение дальности от цели до передатчика и приемника и одного из пеленгов, либо суммы этих расстояний и доплеровского сдвига частоты. Other methods involve separate measurement of the distance from the target to the transmitter and receiver and one of the bearings, or the sum of these distances and the Doppler frequency shift.
Однако эти методы приводят к неоднозначности и появлению ложно-обнаруживаемых целей. However, these methods lead to ambiguity and the appearance of falsely detectable targets.
В [2, стр. 29] предложен применимый при бистатических углах локации, близких к 180o, способ определения параметров движения объекта, основанный на приеме в удаленной от источника излучения точке зондирующего сигнала и вторичного излучения объекта, выделении из них путем детектирования интерференционного сигнала биений, измерении моментов времени переходов его напряжения через нуль и вычислении на основании сделанных измерений параметров траектории. В этом способе параметры движения объекта, а именно скорость его движения, курс, координата точки излучения и приема, определяются по результатам измерений длительностей нескольких последовательных периодов интерференционного сигнала биений.In [2, p. 29], a method for determining object motion parameters applicable at bistatic location angles close to 180 ° was proposed, based on the reception of a probe signal and secondary radiation of an object at a point remote from the radiation source, and isolation of beats from them by detecting an interference signal , measuring the times of transitions of its voltage through zero and calculating, based on the measurements of the trajectory parameters. In this method, the parameters of the object’s movement, namely, its speed, course, coordinate of the radiation and reception points, are determined by measuring the durations of several successive periods of the interference signal of the beats.
Указанный способ наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату и поэтому может быть использован в качестве прототипа. The specified method is closest to the proposed technical essence and the achieved result and therefore can be used as a prototype.
Недостатком такого способа является невысокая точность получаемых оценок траекторных параметров и наличие неоднозначности определения этих параметров. Первое объясняется тем, что вблизи линии базы, где производятся измерения, поверхности положения (поверхности равных фаз или суммарных дальностей) представляют собой эллипсоиды, сильно вытянутые вдоль оси координат, параллельной линии базы. Наличие неоднозначности связано с симметрией эллипсоидов положения относительно перпендикулярной к базе плоскости, проведенной через ее середину. В связи с этим две различные траектории, симметричные относительно упомянутой плоскости, порождают одинаковые и неразличимые интерференционные сигналы биений. The disadvantage of this method is the low accuracy of the obtained estimates of the trajectory parameters and the presence of ambiguity in the determination of these parameters. The first is due to the fact that near the base line where measurements are taken, position surfaces (surfaces of equal phases or total distances) are ellipsoids, strongly elongated along the coordinate axis parallel to the base line. The presence of ambiguity is associated with the symmetry of the position ellipsoids relative to the plane perpendicular to the base, drawn through its middle. In this regard, two different trajectories symmetrical with respect to the mentioned plane generate the same and indistinguishable interference signals of the beats.
Целью предлагаемого изобретения является повышение точности определения параметров движения объекта и устранение неоднозначности этих параметров за счет использования информации о направлении прихода интерференционного сигнала и времени перехода частоты биений этого сигнала через нуль. The aim of the invention is to improve the accuracy of determining the motion parameters of the object and eliminate the ambiguity of these parameters by using information about the direction of arrival of the interference signal and the transition time of the beat frequency of this signal through zero.
Указанная цель достигается тем, что в радиолокационном способе определения параметров движения объекта, принятом за прототип, основанном на приеме в удаленной от источника излучения точке зондирующего сигнала и сигнала вторичного излучения объекта, выделении из их интерференционного сигнала биений (сигнал низкой частоты), измерении частоты этого сигнала, например путем измерения моментов времени переходов его напряжения через нуль, определяют момент времени, когда частота интерференционного сигнала переходит через нуль, а также одновременно определяют направление прихода интерференционного сигнала, например, амплитудным моноимпульсным способом или фазовым моноимпульсным способом, или путем сканирования лучом антенны [3], и по измеренным параметрам интерференционного сигнала (его частоте и направлению прихода) определяют параметры траектории объекта. Пространственные координаты объекта находятся как координаты точки пересечения поверхности равной суммы расстояний от передающей позиции до цели и от цели до приемной позиции (поверхность положения) и линии направления на цель из приемной позиции (линии пеленга). This goal is achieved by the fact that in the radar method for determining the parameters of the object’s motion, adopted as a prototype, based on the reception at a point far from the radiation source of the probe signal and the secondary radiation signal of the object, the selection of beats from their interference signal (low frequency signal), measuring the frequency of this of a signal, for example, by measuring the times of transitions of its voltage through zero, determine the point in time when the frequency of the interference signal passes through zero, as well as one Temporarily determine the direction of arrival of the interference signal, e.g., amplitude or phase monopulse method monopulse method or by beam scanning antenna [3], and the measured parameters of the interference signal (its frequency and the direction of arrival) define the parameters of the trajectory of the object. The spatial coordinates of the object are found as the coordinates of the intersection point of the surface equal to the sum of the distances from the transmitting position to the target and from the target to the receiving position (position surface) and the direction line to the target from the receiving position (bearing line).
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный способ отличается наличием новых операций и последовательностью остальных операций способа. Comparative analysis with the prototype shows that the claimed method is characterized by the presence of new operations and the sequence of other operations of the method.
Сравнение заявленного способа с другими техническими решениями показывает, что отсутствуют технические решения с признаками, сходными с признаками, отличающими указанный способ от прототипа. Comparison of the claimed method with other technical solutions shows that there are no technical solutions with features similar to those that distinguish this method from the prototype.
Для более полного понимания изложенной сущности заявляемого способа следует обратиться к нижеследующему описанию и чертежам, иллюстрирующим изобретение. For a more complete understanding of the essence of the proposed method should refer to the following description and drawings illustrating the invention.
На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства, осуществляющего способ определения параметров движения объекта, принятый за прототип, где обозначено:
1 - передняя позиция;
2 - антенна приемной позиции;
3 - приемное устройство;
4 - детектор;
5 - фильтр низкой частоты (ФНЧ);
11 - блок определения моментов времени переходов напряжения через нуль;
9 - блок вычисления траекторных параметров.In FIG. 1 presents a functional diagram of a device that implements a method for determining the motion parameters of an object, adopted as a prototype, where it is indicated:
1 - front position;
2 - antenna receiving position;
3 - receiving device;
4 - detector;
5 - low-pass filter (low-pass filter);
11 - unit for determining the moments of time of voltage transitions through zero;
9 - block calculating the trajectory parameters.
На фиг. 2 представлена функциональная схема устройства, осуществляющего заявляемый способ, где обозначено:
1 - передающая позиция;
2 - антенна приемной позиции (формирует два луча);
3 - приемное устройство;
4 - детектор;
5 - фильтр низкой частоты (ФНЧ);
6 - блок измерения направления прихода интерференционного сигнала;
7 - блок измерения доплеровской частоты;
8 - блок определения поверхности положения;
9 - блок вычисления траекторных параметров.In FIG. 2 presents a functional diagram of a device implementing the inventive method, where it is indicated:
1 - transmitting position;
2 - antenna receiving position (forms two beams);
3 - receiving device;
4 - detector;
5 - low-pass filter (low-pass filter);
6 - block measuring the direction of arrival of the interference signal;
7 - unit for measuring Doppler frequency;
8 - block determining the position surface;
9 - block calculating the trajectory parameters.
На фиг. 3 представлены основные геометрические соотношения для бистатической РЛС (БРЛС), где обозначено:
1 - передающая позиция;
10 - приемная позиция;
R1 - расстояние от цели до передающей позиции;
R10 - расстояние от цели до приемной позиции;
L - расстояние от передающей до приемной позиции.In FIG. 3 presents the basic geometric relationships for bistatic radar (radar), where indicated:
1 - transmitting position;
10 - receiving position;
R 1 is the distance from the target to the transmitting position;
R 10 is the distance from the target to the receiving position;
L is the distance from the transmitting to the receiving position.
На Фиг. 4 представлена качественная зависимость частоты интерференционного сигнала от времени при движении цели через зону обнаружения. In FIG. Figure 4 shows the qualitative dependence of the frequency of the interference signal on time when the target moves through the detection zone.
На Фиг. 5 представлена функциональная схема варианта реализации изобретения, где обозначения блоков соответствуют использованным на фиг. 2 - 4. In FIG. 5 is a functional diagram of an embodiment of the invention, where the block designations correspond to those used in FIG. 2 to 4.
Предложенный способ будет понятен из рассмотрения работы устройства, изображенного на фиг. 2. The proposed method will be clear from a consideration of the operation of the device depicted in FIG. 2.
Известно [2, стр.30], что доплеровский сдвиг частоты (т.е. частота интерференционного сигнала) для двухпозиционной РЛС на пути передающая позиция - цель - приемная позиция описывается уравнением
Достаточно очевидно, что при приближении цели к базовой линии (линия L) частота Fд уменьшается и обращается в нуль в момент времени t = t0 нахождения цели на линии L. В этот момент функция RΣ(t) имеет минимальное значение, равное L. Из уравнения (1) следует, что
где RΣ - суммарное расстояние передатчик-цель-приемник;
λ - длина волны излучения;
t0 - момент времени перехода частоты интерференционного сигнала через нуль;
Fд - частота интерференционного сигнала;
L - расстояние между передающей и приемной позициями.It is known [2, p. 30] that the Doppler frequency shift (ie, the frequency of the interference signal) for a two-position radar along the path is the transmitting position - target - receiving position is described by the equation
It is quite obvious that when the target approaches the baseline (line L), the frequency F d decreases and vanishes at time t = t 0 when the target is on line L. At this moment, the function R Σ (t) has a minimum value equal to L . From equation (1) it follows that
where R Σ is the total distance of the transmitter-target-receiver;
λ is the radiation wavelength;
t 0 is the instant of transition of the frequency of the interference signal through zero;
F d - the frequency of the interference signal;
L is the distance between the transmitting and receiving positions.
На фиг. 4 представлена качественная зависимость, полученная на выходе измерителя доплеровской частоты интеференционного сигнала при движении цели, пересекающей зону обнаружения бистатической РЛС (БРЛС). Сплошная линия соответствует случаю, когда измеритель не определяет знак Fд, а пунктирная линия, когда определяется знак Fд.In FIG. Figure 4 shows the qualitative dependence obtained at the output of the Doppler frequency meter of the interference signal when moving a target crossing the detection zone of a bistatic radar (RLS). The solid line corresponds to the case when the meter does not determine the sign of F d , and the dashed line when the sign of F d is determined.
Выше показано, что в момент t0, когда Fд(1о) = 0, RΣ(to) = L. Таким образом
Если с момента обнаружения цели (t = 0) осуществлялось измерение Fд, то для любого момента, как предшествовавшего, t0, так и последующего, может быть определена величина RΣ(t). Эта величина, как известно [1], определяет поверхность положения в пространстве (эллипсоид) или линию положения (эллипс) на плоскости с фокусами в точке расположения передающей и приемной позиций.It is shown above that at the moment t 0 , when F d (1о) = 0, R Σ (t o ) = L. Thus
If F d was measured from the moment the target was detected (t = 0), then for any moment, both the previous one, t 0 , and the next, the value R Σ (t) can be determined. This quantity, as is known [1], determines the position surface in space (ellipsoid) or the position line (ellipse) on the plane with the foci at the location of the transmitting and receiving positions.
Поскольку синхронно с измерением Fд осуществляется измерение пеленга на цель, то пространственные координаты цели определяются при пересечении линии пеленга и поверхности (либо линии) RΣ(t).
Если обнаружение и соответственно измерение доплеровской частоты и пеленга осуществляются дискретно во времени, то для определения координат могут быть использованы известные приближенные методы. Так, например, при эквидистантном во времени обнаружении могут быть использованы рекурентные соотношения:
где Δt - период обнаружения;
На фиг. 5 представлен вариант реализации изобретения, когда определение направления прихода интерференционного сигнала осуществляется путем сканирования лучом приемной антенны. В этом случае используется один приемный канал, антенна которого осуществляет сканирование по угловой координате со скоростью, при которой на выходе ФНЧ успевает сформироваться интерференционный сигнал. Определение направления прихода интерференционного сигнала осуществляется по максимуму огибающей сигнала на выходе ФНЧ, формируемой при сканировании луча.Since the bearing is measured simultaneously with the measurement of F d , the spatial coordinates of the target are determined when the bearing line and the surface (or line) R Σ (t) intersect.
If the detection and, accordingly, measurement of the Doppler frequency and the bearing are carried out discretely in time, then known approximate methods can be used to determine the coordinates. So, for example, with equidistant in time detection, recurrence relations can be used:
where Δ t is the detection period;
In FIG. 5 shows an embodiment of the invention when determining the direction of arrival of the interference signal is carried out by scanning with a beam of the receiving antenna. In this case, one receiving channel is used, the antenna of which scans along the angular coordinate with the speed at which an interference signal manages to form at the output of the low-pass filter. The direction of arrival of the interference signal is determined by the maximum envelope of the signal at the output of the low-pass filter formed by scanning the beam.
Эффективность предложенного способа оценивалась путем математического моделирования системы, представленной на фиг. 2. Ширина парционального луча антенны принимались равной 10o. Блок измерения моделировался в виде набора доплеровских фильтров, перекрывающих диапазон изменения Fд. Ширина полосы пропускания отдельного фильтра около 10 Гц. Стандартные отклонения ошибок измерения пеленга и доплеровской частоты соответственно σφ= 1°, σF= 3 Гц. Все приведенные выше параметры соответствуют характеристикам реально разрабатываемой и изготавливаемой в настоящее время БРЛС.The effectiveness of the proposed method was evaluated by mathematical modeling of the system shown in FIG. 2. The width of the partial beam of the antenna was taken equal to 10 o . The measurement unit was modeled as a set of Doppler filters spanning the range of variation of F d . The bandwidth of an individual filter is about 10 Hz. The standard deviations of the measurement errors of the bearing and Doppler frequency are respectively σ φ = 1 ° , σ F = 3 Hz. All the above parameters correspond to the characteristics of the radar that is currently being developed and manufactured.
Моделирование дало следующие величины ошибок определения траекторных параметров цели σx и σy для различных скоростей цели и разных углов Ψ вектора скорости цели относительно базовой линии L (см. табл. 1 и 2).The simulation yielded the following error values for determining the trajectory parameters of the target σ x and σ y for various target speeds and different angles Ψ of the target velocity vector relative to the baseline L (see Tables 1 and 2).
Таким образом, моделирование показало возможность достижения достаточно высоких точностных характеристик траекторных параметров, особенно по координате y:
σx= 1+2 км,
σy= 20+120 м.
При этом имеет место однозначное измерение координат цели и не используется дополнительная вынесенная приемная позиция, то есть подтверждается достижение поставленной цели.Thus, the simulation showed the possibility of achieving sufficiently high accuracy characteristics of the trajectory parameters, especially in the y coordinate:
σ x = 1 + 2 km,
σ y = 20 + 120 m.
In this case, an unambiguous measurement of the coordinates of the target takes place and no additional remote receiving position is used, that is, the achievement of the goal is confirmed.
Литература
1. Теоретические основы радиолокации / Я.Д. Ширман, В.Н. Голиков, И.Н. Бусыгин и др. Под ред. Я.Д. Ширмана - М. Сов. Радио, 1970 - 560 с.Literature
1. Theoretical foundations of radar / Ya.D. Shirman, V.N. Golikov, I.N. Busygin et al. Ed. POISON. Shirman - M. Owls. Radio, 1970 - 560 s.
2. B. C. Черняк, Л.П. Заславский, Л.В. Осипов. Зарубежная радиоэлектроника, 1987, N 1, с. 29-30. 2. B. C. Chernyak, L.P. Zaslavsky, L.V. Osipov. Foreign Radio Electronics, 1987,
3. Справочник по радиолокации, т. 4. Пер. с англ. Под ред. С. Сколника - М: Сов. Радио, 1978, с. 375-376. 3. Handbook of radar, t. 4. Per. from English Ed. S. Skolnik - M: Sov. Radio, 1978, p. 375-376.
Claims (1)
где t - момент времени, для которого определяют координаты;
t0 - момент времени перехода частоты интерференционного сигнала через нуль;
FД - частота интерференционного сигнала;
λ - длина волны излучения;
φ,ε - угловые координаты объекта относительно приемной позиции;
R1, R10 - расстояние от передатчика до цели и от цели до приемника соответственно;
L - расстояние между передающей и приемной позициями.The radar method for determining the parameters of the object’s motion, based on the reception of a probe signal and the secondary signal of the object at a point remote from the radiation source, extracting beats from them by detecting the interference signal, measuring the frequency of this signal, characterized in that when measuring the frequency of the interference signal, the direction is simultaneously determined the arrival of the interference signal and the point in time when the frequency of the interference signal passes through zero, after which To the measured values, the trajectory parameters are determined as the coordinates of the point of intersection of the direction line of arrival of the interference signal and the position surface, determined from the values of the frequency of the interference signal and the moment this frequency passes through zero, from
where t is the point in time for which the coordinates are determined;
t 0 is the instant of transition of the frequency of the interference signal through zero;
F D - the frequency of the interference signal;
λ is the radiation wavelength;
φ, ε are the angular coordinates of the object relative to the receiving position;
R 1 , R 10 - the distance from the transmitter to the target and from the target to the receiver, respectively;
L is the distance between the transmitting and receiving positions.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101955A RU2133480C1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Radar method for determination of object motion parameters |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98101955A RU2133480C1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Radar method for determination of object motion parameters |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2133480C1 true RU2133480C1 (en) | 1999-07-20 |
Family
ID=20201879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98101955A RU2133480C1 (en) | 1998-02-02 | 1998-02-02 | Radar method for determination of object motion parameters |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2133480C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669702C2 (en) * | 2016-04-18 | 2018-10-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) | Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves |
| RU2751999C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-07-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" | Method for semiactive-passive bistatic determination of location of target |
-
1998
- 1998-02-02 RU RU98101955A patent/RU2133480C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Черняк В.С., Заславский Л.П., Осипов Л.В. - Зарубежная радиоэлектроника N 1, 1987, с.29 - 30. Ширман Я.Д. и др. Теоретические основы радиолокации. Справочник по радиолокации, т.4 / Под ред.С.Сколника, 1978, с.375 - 376. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2669702C2 (en) * | 2016-04-18 | 2018-10-15 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации (ФГКВОУВПО ВА ВКО) | Radar method for detecting and determining parameters of movement of low-attitude and low-visibility objects in decameter range of waves |
| RU2751999C1 (en) * | 2020-08-24 | 2021-07-21 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт современных телекоммуникационных технологий" | Method for semiactive-passive bistatic determination of location of target |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5252980A (en) | Target location system | |
| JP2701025B2 (en) | Passive distance measuring method and device | |
| CN106405556B (en) | Vehicle target information detection identifying system and its signal processing method | |
| US5696514A (en) | Location and velocity measurement system using atomic clocks in moving objects and receivers | |
| US6100845A (en) | Emitter location using RF carrier or PRF measurement ratios | |
| US8134493B2 (en) | System and method for precision geolocation utilizing multiple sensing modalities | |
| US7295150B2 (en) | Methods and systems for identifying high-quality phase angle measurements in an interferometric radar system | |
| Moreira et al. | A new MTI-SAR approach using the reflectivity displacement method | |
| US8299958B2 (en) | Airborne radar having a wide angular coverage, notably for the sense-and-avoid function | |
| US5659520A (en) | Super short baseline navigation using phase-delay processing of spread-spectrum-coded reply signals | |
| US5570094A (en) | Three dimensional tracking by array doppler radar | |
| US4370656A (en) | Use of bistatic radar system for determining distance between airborne aircraft | |
| JP4347701B2 (en) | Target signature calculation and recognition system and method | |
| RU2000126837A (en) | METHOD AND SYSTEM FOR MEASURING RADAR REFLECTIVE ABILITY AND DOPPLER SHIFT BY MEANS OF A PULSE RADAR | |
| US5708443A (en) | Method and apparatus for using signal doppler change to resolve long baseline interferometer ambiguous phase change measurements for locating a radar emitter | |
| RU2633962C1 (en) | Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator | |
| RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
| US10768269B2 (en) | Method for locating electromagnetic pulse emission sources in an environment including reflectors | |
| RU2307375C1 (en) | Method for measurement of elevation angle of low-altitude target and radar for its realization | |
| Diani et al. | Ground clutter model for airborne MPRF radars in look-down search mode | |
| RU2133480C1 (en) | Radar method for determination of object motion parameters | |
| US5247311A (en) | Loro antenna and pulse pattern detection system | |
| RU2166199C2 (en) | Method determining horizontal range to target by radiation of scanning radar | |
| Chapman et al. | Target motion ambiguities in single-aperture synthetic aperture radar | |
| JP2008304329A (en) | Measuring device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PD4A | Correction of name of patent owner |