RU2311661C2 - Method for measurement of speed of small-sized high-speed object at penetrating of spaced obstacles and device for its realization - Google Patents

Abstract

FIELD: measuring systems based on relative motion of the object, namely radar methods of speed measurement.

SUBSTANCE: the method consists in the fact that due an additional radar permanent location of the object in the directivity pattern is provided, the centers of the directivity patterns of the first and additional radars are positioned at an acute angle to the direction of the object flight, symmetrically relative to the obstacle or of the centered of the obstacles.

EFFECT: expanded functional potentialities due to provision of measurement of the object speed behind the obstacle, spaced apart inclusive.

1 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационным способам измерения скорости и может быть использовано при проведении испытаний, связанных с малоразмерными высокоскоростными объектами, в том числе при их взаимодействии с объектами, которые можно представить в виде набора разнесенных преград.The invention relates to radar methods for measuring speed and can be used when conducting tests associated with small-sized high-speed objects, including when interacting with objects that can be represented as a set of spaced obstacles.

Известен способ измерения скорости движущихся объектов, заключающийся в фиксировании объекта в диаграмме направленности радиолокационного устройства, излучающего непрерывный радиолокационный сигнал, где ось диаграммы направленности радиолокационного устройства совпадает с направлением на объект, приеме отраженного от объекта сигнала, выделении частоты Доплера, определении скорости исследуемого объекта из формулыA known method of measuring the speed of moving objects, which consists in fixing the object in the radiation pattern of a radar device emitting a continuous radar signal, where the axis of the radiation pattern of the radar device coincides with the direction to the object, receiving the signal reflected from the object, extracting the Doppler frequency, determining the speed of the studied object from the formula

V=F_д·λ(2·cosα),V = F _d · λ (2 · cosα),

где F_д - частота Доплера, λ - длина волны, α - угол наблюдения цели /1/.where F _d is the Doppler frequency, λ is the wavelength, α is the target observation angle / 1 /.

Известен радиолокационный измеритель скорости, содержащий плату индикации и последовательно соединенные плату СВЧ и плату АРУ, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления быстрого преобразования Фурье, блок нахождения номера фильтра, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой, блок вычисления значения скорости и блок построения скоростной траектории, выход которого соединен со входом платы индикации /1/.A known radar speed meter, comprising an indication board and a series-connected microwave board and an AGC board, a series-connected analog-to-digital converter, a fast Fourier transform calculation unit, a filter number finding unit in which a signal with a maximum amplitude is detected, a speed value calculation unit and a construction unit high-speed trajectory, the output of which is connected to the input of the display board / 1 /.

Недостатками известных способа и устройства является невозможность измерения скорости объекта за преградой, в том числе разнесенной, вследствие его затенения последней.The disadvantages of the known method and device is the inability to measure the speed of an object behind an obstacle, including a spaced one, due to its shadowing.

Технической задачей изобретения является расширение функциональной возможности радиолокационного измерителя скорости за счет обеспечения измерения скорости объекта за преградой, в том числе разнесенной.An object of the invention is to expand the functionality of a radar speed meter by providing for measuring the speed of an object beyond an obstacle, including a spaced one.

Решение технической задачи изобретения заключается в том, что в способе измерения скорости малоразмерного высокоскоростного объекта при пробитии преград, заключающемся в излучении радиолокационным устройством непрерывного радиолокационного сигнала и фиксировании объекта в диаграмме направленности, приеме отраженного от объекта сигнала, выделении частоты Доплера, определении скорости исследуемого объекта из формулы V=F_д·λ/(2·cosα), где F_д - частота Доплера, λ - длина волны, α - угол наблюдения цели, дополнительно измеряют скорость объекта за преградой, в том числе разнесенной, обеспечивают постоянное нахождение объекта в диаграмме направленности за счет дополнительно установленного второго радиолокационного устройства, причем центры диаграмм направленностей радиолокационных устройств располагают под острыми углами к направлению полета объекта, симметрично относительно преграды или центра преград.The solution of the technical problem of the invention lies in the fact that in the method of measuring the speed of a small-sized high-speed object when breaking through obstacles, which consists in emitting a continuous radar signal by the radar device and fixing the object in the radiation pattern, receiving the signal reflected from the object, extracting the Doppler frequency, determining the speed of the studied object from formulas V = F _d · λ / (2 · cosα), where F _d is the Doppler frequency, λ is the wavelength, α is the angle of observation of the target, the object’s speed is additionally measured and beyond the obstacle, including the spaced one, they ensure that the object is constantly in the radiation pattern due to the additionally installed second radar device, the centers of the radiation pattern of radar devices being placed at sharp angles to the direction of flight of the object, symmetrically with respect to the obstacle or the center of the obstacles.

Сущность устройства, реализующего заявляемый способ, заключается в том, что в радиолокационный измеритель скорости, содержащий первое радиолокационное устройство, содержащее плату индикации и последовательно соединенные первый модуль СВЧ и первую плату АРУ, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, блок вычисления быстрого преобразования Фурье, блок нахождения номера фильтра, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой, блок вычисления значения скорости и блок построения скоростной траектории, выход которого соединен со входом платы индикации, дополнительно включено второе радиолокационное устройство, установленное с существующим радиолокационным устройством под острыми углами к направлению полета объекта, симметрично относительно преграды или центра преград, содержащее последовательно соединенные второй модуль СВЧ, вторую плату АРУ и сумматор, причем выходы первой и второй плат АРУ соединены с соответствующими входами сумматора, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя.The essence of the device that implements the inventive method is that in the radar speed meter containing the first radar device containing the display board and connected in series with the first microwave module and the first AGC board, connected in series with an analog-to-digital converter, a fast Fourier transform calculation unit, a unit finding the filter number in which the signal with the maximum amplitude is detected, the unit for calculating the velocity value and the unit for constructing the velocity path, output connected to the input of the display board, a second radar device is installed, installed with the existing radar device at sharp angles to the direction of flight of the object, symmetrically with respect to the obstacle or the center of the obstacles, containing a second microwave module, a second AGC board and an adder in series, the outputs of the first and the second AGC boards are connected to the corresponding inputs of the adder, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемые способ и устройство отличаются наличием новых действий, связанных с расширением функциональных возможностей, за счет измерения скорости объекта за преградой, в том числе разнесенной, и новых элементов схемы: второго радиолокационного устройства, содержащего второй модуль СВЧ, вторую плату АРУ и сумматор. Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что хотя новые элементы известны из уровня техники, но только в заявляемых способе и устройстве появляется возможность расширения функциональной возможности за счет измерения скорости объекта за преградой, в том числе разнесенной. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».Comparative analysis with the prototype shows that the claimed method and device are distinguished by the presence of new actions related to the expansion of functionality by measuring the speed of an object behind an obstacle, including spaced apart, and new circuit elements: a second radar device containing a second microwave module, the second AGC board and adder. Comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that although new elements are known from the prior art, only in the claimed method and device does it become possible to expand functionality by measuring the speed of an object beyond an obstacle, including a spaced one. This allows us to conclude that the claimed invention meets the patentability criterion of "novelty."

Устройство для измерения скорости малоразмерного высокоскоростного объекта при пробитии разнесенных преград содержит плату 1 индикации и последовательно соединенные первый 2 модуль СВЧ и первую 3 плату АРУ, последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь 4, блок 5 вычисления быстрого преобразования Фурье, блок 6 нахождения номера фильтра, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой, блок 7 вычисления значения скорости и блок 8 построения скоростной траектории, выход которого соединен со входом платы 1 индикации, последовательно соединенные второй 9 модуль СВЧ, вторая 10 плата АРУ и сумматор 11, причем выходы первой 3 и второй 10 плат АРУ соединены с соответствующими входами сумматора 11, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя 4.A device for measuring the speed of a small-sized high-speed object when breaking through spaced obstacles contains a display board 1 and a first 2 microwave modules and a first 3 AGC board connected in series with an analog-to-digital converter 4, a fast Fourier transform calculation unit 5, a filter number finding unit 6, which detected a signal with maximum amplitude, a speed value calculation unit 7 and a speed trajectory building unit 8, the output of which is connected to the input of the display board 1, after the second integrated microwave module 9, the second 10 AGC board and the adder 11 are connected, and the outputs of the first 3 and second 10 AGC boards are connected to the corresponding inputs of the adder 11, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter 4.

На чертеже представлена структурная схема устройства для измерения скорости малоразмерного высокоскоростного объекта при пробитии разнесенных преград.The drawing shows a structural diagram of a device for measuring the speed of a small high-speed object when breaking through spaced obstacles.

Устройство для измерения скорости малоразмерного высокоскоростного объекта при пробитии разнесенных преград функционирует следующим образом.A device for measuring the speed of a small-sized high-speed object when breaking through spaced obstacles operates as follows.

Объект метают по траектории метания, при своем перемещении объект пробивает разнесенные преграды. Первый 2 и второй 9 модули СВЧ излучают и принимают отраженную от объекта СВЧ энергию. Первоначально объект попадает в диаграмму направленности первого 2 модуля СВЧ. На выходе первого 2 модуля СВЧ формируется сигнал на частоте Доплера, которая зависит от скорости перемещения объекта. Этот сигнал поступает через первую 3 плату АРУ на первый вход сумматора 11, с выхода которого поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 4, с выхода которого через блок вычисления быстрого преобразования Фурье 5, блок нахождения номера фильтра, в котором обнаружен сигнал с максимальной амплитудой 6, блок вычисления значения скорости 7 и блок построения скоростной траектории 8 поступает на вход платы 1 индикации. После пробития преграды объект попадает в зону затенения для первого 2 модуля СВЧ, однако он будет находиться в диаграмме направленности второго 9 модуля СВЧ. Сигнал с выхода второго 9 модуля СВЧ через вторую 10 плату АРУ поступает на второй вход сумматора 11, с выхода которого через перечисленные выше блоки поступает на вход платы 1 индикации. Таким образом, объект постоянно находится в диаграмме направленности первого 2 или второго 9 модуля СВЧ, что позволяет постоянно измерять его скорость и исключать затенение объекта преградой.The object is thrown along the throwing path; when moving, the object breaks through spaced obstacles. The first 2 and second 9 microwave modules emit and receive microwave energy reflected from the object. Initially, the object falls into the radiation pattern of the first 2 microwave modules. At the output of the first 2 microwave modules, a signal is generated at the Doppler frequency, which depends on the speed of the object. This signal is fed through the first 3 AGC board to the first input of the adder 11, the output of which goes to the input of the analog-to-digital converter 4, from the output of which through the fast Fourier transform calculation unit 5, the filter number finding unit, in which the signal with the maximum amplitude of 6 is detected , the unit for calculating the value of speed 7 and the unit for constructing the speed trajectory 8 is input to the display board 1. After breaking through the barrier, the object falls into the shading zone for the first 2 microwave modules, however, it will be in the radiation pattern of the second 9 microwave modules. The signal from the output of the second 9 microwave module through the second 10 AGC board is fed to the second input of the adder 11, the output of which through the above blocks is fed to the input of the display board 1. Thus, the object is constantly located in the radiation pattern of the first 2 or second 9 microwave module, which allows you to constantly measure its speed and eliminate the shadowing of the object with an obstacle.

Источники информацииInformation sources

1. Измеритель скорости движения транспортных средств дистанционный «БАРЬЕР 2М», издательство «Коммунар», г.Запорожье, 1991 (прототип).1. Distance measuring instrument for the movement of vehicles "BARRIER 2M", publishing house "Kommunar", Zaporizhia, 1991 (prototype).

Claims (1)

Способ измерения скорости малоразмерного высокоскоростного объекта при пробитии разнесенных преград, заключающийся в излучении радиолокационным устройством непрерывного радиолокационного сигнала, приеме отраженного от объекта сигнала, выделении частоты Доплера, определении скорости исследуемого объекта из формулы V=F_д·λ(2·cosα), где F_д - частота Доплера, λ - длина волны, α - угол наблюдения цели, отличающийся тем, что измеряют скорость объекта за преградой, в том числе разнесенной, обеспечивают постоянное нахождение объекта в диаграмме направленности за счет дополнительно установленного второго радиолокационного устройства, причем центры диаграмм направленностей радиолокационных устройств располагают под острыми углами к направлению полета объекта, симметрично относительно преграды или центра преград.A method of measuring the speed of a small-sized high-speed object when penetrating spaced obstacles, which consists in emitting a continuous radar signal from a radar device, receiving a signal reflected from the object, extracting the Doppler frequency, determining the speed of the object under study from the formula V = F _d · λ (2 · cosα), where F _d is the Doppler frequency, λ is the wavelength, α is the angle of observation of the target, characterized in that they measure the speed of the object behind the obstacle, including spaced, provide a constant location of the object in the diagram n directionality due to the additionally installed second radar device, and the centers of the radiation patterns of radar devices are placed at sharp angles to the direction of flight of the object, symmetrically relative to the obstacle or the center of the obstacles.