RU2316019C1 - Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar - Google Patents

Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar Download PDF

Info

Publication number
RU2316019C1
RU2316019C1 RU2006137595/09A RU2006137595A RU2316019C1 RU 2316019 C1 RU2316019 C1 RU 2316019C1 RU 2006137595/09 A RU2006137595/09 A RU 2006137595/09A RU 2006137595 A RU2006137595 A RU 2006137595A RU 2316019 C1 RU2316019 C1 RU 2316019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radar
range
elements
altitude
objects
Prior art date
Application number
RU2006137595/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Константинович Клочко
Original Assignee
Рязанский государственный радиотехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Рязанский государственный радиотехнический университет filed Critical Рязанский государственный радиотехнический университет
Priority to RU2006137595/09A priority Critical patent/RU2316019C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2316019C1 publication Critical patent/RU2316019C1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio detection and ranging, in particular, radar systems for observation of objects on the basis of an on-board or ground radar operating in the real beam condition with one multichannel aerial, where multichanneling is attained either by the availability of a great number of spatially spread reception elements of the phases array type, or duct to the frequency (phase) scanning of the radiated signal.
SUBSTANCE: the method for measurement of the altitude of ground and air objects on the basis of a multichannel radar consists in measurement oft eh angular altitude of the position of objects and its recalculation to altitude at a successive shift of the radar beam in the angular altitude by the value of the (2n+1)-th part of the width of the aerial directivity pattern (DH)with a dimension of (2n+1) of the discretization elements and processing of the amplitudes of the reflected signals at the output of the multichannel system of reception element obtained in each position of the beam, as a result of which the accuracy of estimation of the amplitudes in the discretization elements of the angular altitude is enhanced, and the angular resolution is enhanced respectively.
EFFECT: enhanced accuracy of measurement of the altitude of ground and air objects at a preset angular altitude in the range of location of the objects.

Description

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным системам наблюдения за объектами на базе бортовой или наземной РЛС, работающей в режиме "реального луча" (РЛ) с одной многоканальной антенной, где многоканальность достигается или наличием большого числа пространственно разнесенных приемных элементов типа фазированной антенной решетки или за счет частотного (фазового) сканирования излучаемого сигнала [1]. При наблюдении за объектами на поверхности или в воздушном пространстве с помощью таких систем возникает необходимость измерения высоты объектов.The invention relates to radar, and in particular to radar systems for monitoring objects based on an airborne or ground-based radar operating in the "real beam" mode with one multichannel antenna, where multichannel is achieved either by the presence of a large number of spatially spaced receiving elements such as a phased antenna array or due to the frequency (phase) scanning of the emitted signal [1]. When observing objects on the surface or in airspace using such systems, it becomes necessary to measure the height of the objects.

Известен интерферометрический фазовый метод измерения угла места в каждом разрешаемом по дальности и азимуту элементе [2, с.349-353]. Однако он требует специальной антенной системы - интерферометра. К недостаткам такого метода можно отнести следующее:Known interferometric phase method for measuring the elevation angle in each resolvable by range and azimuth element [2, p. 349-353]. However, it requires a special antenna system - an interferometer. The disadvantages of this method include the following:

1) для реализации метода требуются две разнесенные в пространстве ненаправленные антенны;1) for the implementation of the method requires two spaced apart omnidirectional antennas;

2) на точность измерения высоты влияет растительность подстилающей поверхности, однако переход в длинноволновый диапазон требует увеличения базы интерферометра (разнесения антенн);2) the vegetation of the underlying surface affects the accuracy of height measurement, however, the transition to the long-wavelength range requires an increase in the base of the interferometer (antenna diversity);

3) сферический фронт волны (особенно на малой дальности) в данном элементе разрешения дальности накрывает лишь часть поверхности протяженного объекта.3) the spherical wave front (especially at short range) in this range resolution element covers only part of the surface of an extended object.

Известны также амплитудный и амплитудно-фазовый моноимпульсный методы измерения угла места с помощью пеленгационной характеристики [3, с.424-428], получаемой при смещении луча РЛС.Однако такие способы рассчитаны на обнаружение одиночных воздушных объектов.Also known amplitude and amplitude-phase monopulse methods for measuring elevation using direction finding characteristics [3, p. 424-428], obtained by shifting the radar beam. However, such methods are designed to detect single air objects.

Наиболее близким по технической сущности является способ измерения высоты, основанный на сканировании луча РЛС по углу места в вертикальной плоскости [3, с.463]. В соответствии с данным способом для измерения высоты воздушного объекта при известном его азимутальном положении осуществляют качание (сканирование) луча РЛС в вертикальной плоскости и определяют значение угла места (центра луча, при котором амплитуда отраженного сигнала максимальна. При этом высоту объекта (относительно наблюдателя) для наземной РЛС вычисляют по формулеThe closest in technical essence is a method of measuring height, based on scanning the radar beam in elevation in a vertical plane [3, p. 463]. In accordance with this method, to measure the height of an air object at its known azimuthal position, the radar beam is swung (scanned) in the vertical plane and the elevation angle (the center of the beam at which the amplitude of the reflected signal is maximum) is determined. The height of the object (relative to the observer) for ground radar calculated by the formula

Figure 00000001
Figure 00000001

где R - радиальная дальность до объекта.where R is the radial distance to the object.

Соответственно для бортовой РЛС высота объектаAccordingly, for the airborne radar, the height of the object

Figure 00000002
Figure 00000002

где h - высота полета носителя РЛС.where h is the flight height of the radar carrier.

Однако такой способ обладает следующими недостатками.However, this method has the following disadvantages.

1. Способ рассчитан на измерение высоты одиночных объектов и не работает при наличии группы объектов в измеряемой области.1. The method is designed to measure the height of single objects and does not work if there is a group of objects in the measured area.

2. Способ не рассчитан на измерение высоты объектов на поверхности и в этом случае требует определенной модификации.2. The method is not designed to measure the height of objects on the surface and in this case requires some modification.

3. Абсолютная погрешность ΔН измерения высоты объекта относительно нулевого уровня составляет3. The absolute error Δ N of measuring the height of the object relative to the zero level is

Figure 00000003
Figure 00000003

где Δh - абсолютная погрешность измерения высоты полета носителя РЛС; Δθ - абсолютная погрешность измерения угла места наблюдаемого объекта, равная половине ширины луча Δθ на уровне 0,5 мощности: Δθ=Δθ/2. Например, для

Figure 00000004
что недопустимо.where Δ h is the absolute error of measuring the altitude of the radar carrier; Δ θ is the absolute error of measuring the elevation angle of the observed object, equal to half the beam width Δθ at the level of 0.5 power: Δ θ = Δθ / 2. For example, for
Figure 00000004
which is unacceptable.

Технический результат направлен на увеличение точности измерения высоты наземных и воздушных объектов при заданном угле места в диапазоне дальности расположения объектов.The technical result is aimed at increasing the accuracy of measuring the height of ground and air objects at a given elevation angle in the range of the range of objects.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что способ измерения высоты наземных и воздушных объектов на базе многоканальной РЛС заключается в последовательном смещении луча РЛС в вертикальной плоскости против часовой стрелки на малую (2n+1)-ю часть ширины диаграммы направленности антенны (ДН) размером в 2n+1 элементов дискретизации на уровне 0,5 мощности при заданном азимуте, отличающийся тем, что при каждом j-м положении луча в i-x элементах разрешения дальности измеряют амплитуды

Figure 00000005
отраженного сигнала в квадратурных каналах фазового детектирования (С - косинусном и S - синусном) одновременно в каждом q-м приемном канале антенной системы, состоящей из большого числа Q(Q≥2n+1) разнесенных по фазе приемных элементов, при этом измерения
Figure 00000006
суммируют с весами
Figure 00000007
найденными заранее, далее извлекают корень из суммы квадратов результатов суммирования, тем самым оценивают амплитуду x(i, j) отраженного сигнала, соответствующего центру j-го луча (центральному элементу дискретизации ДН) в i-x элементах дальностиThe technical result of the proposed technical solution is achieved by the fact that the method of measuring the height of ground and air objects based on a multi-channel radar consists in sequentially shifting the radar beam in the vertical plane counterclockwise to a small (2n + 1) -th part of the antenna radiation pattern (LH) size in 2n + 1 sampling elements at the level of 0.5 power for a given azimuth, characterized in that for each j-th beam position in ix range resolution elements, the amplitudes are measured
Figure 00000005
the reflected signal in the quadrature channels of phase detection (C - cosine and S - sine) simultaneously in each qth receiving channel of the antenna system, consisting of a large number of Q (Q≥2n + 1) phase-separated receiving elements, while the measurements
Figure 00000006
summarize with weights
Figure 00000007
found in advance, then the root is extracted from the sum of the squares of the summation results, thereby the amplitude x (i, j) of the reflected signal corresponding to the center of the j-th beam (the central element of the discretization of the beam) is estimated in ix range elements

Figure 00000008
Figure 00000008

в процессе сканирования луча фиксируют момент, когда амплитуда

Figure 00000009
превышает заданный порог обнаружения хотя бы в одном элементе дальности, и определяют k+1-e предельное положение луча, при котором оценки амплитуды
Figure 00000010
во всех i-x элементах дальности заданного диапазона оказываются ниже порога, и вычисляют высоту Н объекта по формулеduring beam scanning, the moment when the amplitude
Figure 00000009
exceeds a predetermined detection threshold in at least one range element, and k + 1-e limit position of the beam is determined at which the amplitude estimates
Figure 00000010
in all ix elements of the range of a given range are below the threshold, and calculate the height H of the object by the formula

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где Ri - расстояние по наклонной дальности между РЛС, расположенной на высоте h, и i-м элементом разрешения дальности с максимальным значением оценки амплитуды

Figure 00000012
при k-м положении луча, θk - угол места центра k-го луча, отсчитываемый в положительном направлении по часовой стрелке от горизонтальной плоскости положения носителя РЛС.where R i is the distance along the oblique range between the radar located at a height h and the i-th element of range resolution with the maximum value of the amplitude estimate
Figure 00000012
at the kth position of the beam, θ k is the elevation angle of the center of the kth beam, counted in the positive direction clockwise from the horizontal plane of the position of the radar carrier.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

1. Луч РЛС последовательно смещают по углу места (по j) на величину (2n+1)-й части ширины ДН размером в 2n+1 элементов дискретизации на уровне 0,5 мощности, начиная с нижнего заданного предельного положения луча. Антенная система состоит из большого числа Q(Q≥2n+1) приемных элементов, разнесенных по фазе принимаемого сигнала [1].1. The radar beam is successively shifted in elevation (in j) by the value of the (2n + 1) th part of the beam width of 2n + 1 sampling elements at a power level of 0.5, starting from the lower specified beam limit position. The antenna system consists of a large number of Q (Q≥2n + 1) receiving elements spaced apart in phase of the received signal [1].

2. При каждом j-м положении луча в i-x элементах разрешения дальности заданного диапазона

Figure 00000013
измеряют амплитуды отраженного сигнала
Figure 00000014
квадратурных каналах фазового детектирования (С - косинусном и S - синусном) одновременно в каждом q-м приемном канале
Figure 00000015
.2. For each j-th beam position in ix range resolution elements of a given range
Figure 00000013
measure the amplitude of the reflected signal
Figure 00000014
quadrature channels of phase detection (C - cosine and S - sine) simultaneously in each qth receiving channel
Figure 00000015
.

3. Результаты измерений

Figure 00000016
в каждом i-м элементе дальности
Figure 00000013
суммируют с весами
Figure 00000017
найденными заранее по определенной методике, тем самым оценивают косинусную
Figure 00000018
и синусную
Figure 00000019
составляющие амплитуды x(i, j) отраженного сигнала, соответствующего центру луча (ДН)3. Measurement results
Figure 00000016
in each i-th element of range
Figure 00000013
summarize with weights
Figure 00000017
found in advance by a certain technique, thereby evaluating the cosine
Figure 00000018
and sinus
Figure 00000019
components of the amplitude x (i, j) of the reflected signal corresponding to the center of the beam (DN)

Figure 00000020
Figure 00000020

и вычисляют оценки амплитуд отраженного сигнала в j-м синтезированном элементе разрешения угла места по формулеand calculating estimates of the amplitudes of the reflected signal in the jth synthesized element of the resolution of the elevation angle according to the formula

Figure 00000021
Figure 00000021

4. Фиксируют j-й момент, когда оценка амплитуды

Figure 00000022
превышает порог обнаружения сигнала отражения хотя бы в одном i-м элементе дальности
Figure 00000013
, затем определяют предельное k+1-e положение луча, при котором оценки амплитуды
Figure 00000023
во всех i-x элементах дальности
Figure 00000013
оказываются ниже порогового значения.4. Fix the j-th moment when the amplitude estimate
Figure 00000022
exceeds the detection threshold of the reflection signal in at least one ith range element
Figure 00000013
, then determine the limiting k + 1-e position of the beam at which the amplitude estimates
Figure 00000023
in all ix range elements
Figure 00000013
are below the threshold value.

5. Вычисляют высоту Н объекта по формуле5. Calculate the height H of the object by the formula

Figure 00000011
,
Figure 00000011
,

где Ri - расстояние по наклонной дальности между РЛС, расположенной на высоте h, и i-м элементом разрешения дальности с максимальным значением оценки амплитуды

Figure 00000024
при k-м положении луча, θk - угол места центра k-го луча, отсчитываемый в положительном направлении по часовой стрелке от горизонтальной плоскости положения носителя РЛС.where R i is the distance along the oblique range between the radar located at a height h and the i-th element of range resolution with the maximum value of the amplitude estimate
Figure 00000024
at the kth position of the beam, θ k is the elevation angle of the center of the kth beam, counted in the positive direction clockwise from the horizontal plane of the position of the radar carrier.

Абсолютная погрешность измерения высоты при этом составляетThe absolute error of the height measurement in this case is

Figure 00000025
Figure 00000025

и при Δh=0 (для наземной РЛС) в 2n+1 раз меньше погрешности альтернативного способа. Например, для 2n+1=21, Δθ=1°, R=1000 м ⇒ ΔH≈Δh+0,4 м, а при R=10 км ⇒ ΔH≈Δh+4 м.and when Δ h = 0 (for ground radar) 2n + 1 times less than the error of the alternative method. For example, for 2n + 1 = 21, Δθ = 1 °, R = 1000 m ⇒ Δ H ≈Δ h +0.4 m, and for R = 10 km ⇒ Δ H ≈Δ h +4 m.

Расчет весовых коэффициентов сводится к следующему. Модель комплексной огибающей

Figure 00000026
отраженного сигнала (например [4, с.13-14]), прошедшего тракт первичной обработки, на выходе фильтров низких частот квадратурных каналов фазового детектирования q-го приемного канала имеет видThe calculation of weighting factors is as follows. Integrated Envelope Model
Figure 00000026
the reflected signal (for example [4, p.13-14]) that has passed the primary processing path at the output of the low-pass filters of the quadrature channels of the phase detection of the qth receiving channel has the form

Figure 00000027
Figure 00000027

где Q - число приемных каналов;

Figure 00000028
- сигнал в квадратурных каналах фазового детектирования с измеряемой амплитудой sq(t) и измеряемой фазой
Figure 00000029
- нормированные комплексные коэффициенты ДН q-го канала, характеризующие интенсивность прихода сигналов от j-го углового направления относительно центрального направления;
Figure 00000030
- полезная составляющая сигнала с амплитудой xj(t), несущей информацию о поле отражения, и фазой φj(t); Δφq(j) - известный фазовый сдвиг при приеме отраженного сигнала с j-го углового направления q-м приемным элементом;
Figure 00000031
- комплексный гауссовский белый шум, действительная ξq(t) и мнимая ηq(t) составляющие которого распределены по нормальному закону с нулевым математическим ожиданием и дисперсией
Figure 00000032
. Амплитуды хj(t) и фазы φj(t) в общем случае случайны по j-м элементам дискретизации, а также на множестве положений антенны и их статистические характеристики определены. Представим (1) в видеwhere Q is the number of receiving channels;
Figure 00000028
- a signal in the quadrature channels of phase detection with a measured amplitude s q (t) and a measured phase
Figure 00000029
- normalized complex coefficients of the bottom line of the q-th channel, characterizing the intensity of the arrival of signals from the j-th angular direction relative to the central direction;
Figure 00000030
- the useful component of the signal with amplitude x j (t), carrying information about the reflection field, and phase φ j (t); Δφ q (j) is the known phase shift upon receipt of the reflected signal from the jth angular direction by the qth receiving element;
Figure 00000031
- complex Gaussian white noise, the real ξ q (t) and imaginary η q (t) components of which are distributed according to the normal law with zero expectation and dispersion
Figure 00000032
. The amplitudes x j (t) and phases φ j (t) are generally random for the j-th sampling elements, as well as for the set of antenna positions and their statistical characteristics are determined. We represent (1) in the form

Figure 00000033
Figure 00000033

где

Figure 00000034
Where
Figure 00000034

Сигнал в (2)

Figure 00000035
содержит действительную и мнимую составляющиеSignal in (2)
Figure 00000035
contains real and imaginary components

Figure 00000036
Figure 00000036

где

Figure 00000037
Where
Figure 00000037

Выражение (3) представляет систему 2Q уравнений с 2N неизвестными

Figure 00000038
причем
Figure 00000039
Expression (3) represents a system of 2Q equations with 2N unknowns
Figure 00000038
moreover
Figure 00000039

где

Figure 00000040
- среднее значение амплитуды, Δxj(t) - ee случайное отклонение.Where
Figure 00000040
is the average value of the amplitude, Δx j (t) is ee random deviation.

После стробирования сигнала

Figure 00000041
в j-х элементах разрешения дальности на промежутке
Figure 00000042
получается следующая общая модель измерения в q-м канале в 1-м элементе дальности при j-м положении лучаAfter gating the signal
Figure 00000041
in j-elements of range resolution on the gap
Figure 00000042
the following general measurement model is obtained in the qth channel in the 1st element of range at the jth position of the beam

Figure 00000043
Figure 00000043

Так как корреляцией сигналов в соседних i-x стробах дальности можно пренебречь, то обработка измерений ведется независимо в i-x элементах разрешения дальности.Since the correlation of signals in neighboring i-x range gates can be neglected, the measurement processing is carried out independently in the i-x range resolution elements.

Отношение сигнал-шум по мощности в модели (3) при допущении

Figure 00000044
, примерно равно
Figure 00000045
, где L - число повторений измерений, и значительно выше, чем в моноимпульсных сканирующих системах с амплитудным детектированием [5, 6]:The power-to-noise ratio in model (3) under the assumption
Figure 00000044
approximately equal
Figure 00000045
, where L is the number of repetitions of measurements, and is significantly higher than in monopulse scanning systems with amplitude detection [5, 6]:

Figure 00000046
Figure 00000046

где отношение сигнал-шум составляет примерно

Figure 00000047
независимо от мощности полезного сигнала
Figure 00000048
. Соответственно точность оценивания амплитуды хj(t) в элементах дискретизации угла места и, как следствие, разрешающая способность по углу в предложенном способе значительно выше, чем в [5, 6].where the signal to noise ratio is approximately
Figure 00000047
regardless of the power of the desired signal
Figure 00000048
. Accordingly, the accuracy of estimating the amplitude x j (t) in the discrete elements of the elevation angle and, as a consequence, the resolution in angle in the proposed method is much higher than in [5, 6].

Дальнейшее увеличение отношения сигнал-шум осуществляется в процессе алгоритмической обработки (3)-(4) за счет избыточного числа каналов измерения: Q>2n+1.A further increase in the signal-to-noise ratio is carried out in the process of algorithmic processing (3) - (4) due to the excessive number of measurement channels: Q> 2n + 1.

Оптимальное оценивание

Figure 00000049
сводится к следующему. Выражения (3)-(4) представляются в матричной формеOptimal grade
Figure 00000049
boils down to the following. Expressions (3) - (4) are represented in matrix form

Figure 00000050
Figure 00000050

где Y - 2Q-вектор измерений

Figure 00000051
- матрица коэффициентов ДН
Figure 00000052
- вектор параметров поля отражения
Figure 00000053
подлежащих оцениванию; Р - 2Q-вектор помех ξq и ηq.where Y is the 2Q measurement vector
Figure 00000051
- matrix of coefficients
Figure 00000052
- vector of reflection field parameters
Figure 00000053
subject to evaluation; P is the 2Q interference vector ξ q and η q .

Матричная запись (7) в случае некоррелированных помех Р позволяет находить стандартные МНК-оценки 2N-вектора X:Matrix notation (7) in the case of uncorrelated interference P allows us to find standard least-squares estimates of the 2N-vector X:

Figure 00000054
Figure 00000054

где

Figure 00000055
- матрица весовых коэффициентов; δ - параметр регуляризации, необходимый для обращения плохо обусловленной матрицы АTА, который с позиции статистической регуляризации [7, с.76-82] для некоррелированных полей имеет смысл отношения дисперсийWhere
Figure 00000055
- matrix of weights; δ is the regularization parameter necessary for reversing the poorly conditioned matrix A T A, which from the standpoint of statistical regularization [7, p. 76-82] for the uncorrelated fields makes the dispersion ratio

Figure 00000056
Figure 00000056

Точность оценивания (8) характеризуется корреляционной матрицей КΔX ошибок оценивания

Figure 00000057
:
Figure 00000058
. При этом наибольшая точность при малом числе каналов Q (Q≥N) достигается для тех составляющих вектора
Figure 00000059
, которые соответствуют центру j-го луча (j1=0). Эти составляющие
Figure 00000060
вычисляются по формуламThe estimation accuracy (8) is characterized by the correlation matrix K ΔX of estimation errors
Figure 00000057
:
Figure 00000058
. Moreover, the greatest accuracy with a small number of channels Q (Q≥N) is achieved for those components of the vector
Figure 00000059
that correspond to the center of the j-th ray (j 1 = 0). These components
Figure 00000060
calculated by the formulas

Figure 00000061
Figure 00000061

где

Figure 00000062
,
Figure 00000063
- весовые коэффициенты центральной строки матрицы Н, соответствующие наименьшей дисперсии ошибки оценивания (в общем случае зависящие от j-го положения луча вследствие возможного изменения формы ДН при электронном сканировании), и используются для вычисления оценки
Figure 00000064
амплитуды центрального элемента дискретизации угла места в каждом i-м элементе дальностиWhere
Figure 00000062
,
Figure 00000063
- weighting coefficients of the central row of matrix H corresponding to the smallest variance of the estimation error (generally depending on the j-th beam position due to a possible change in the shape of the beam during electronic scanning), and are used to calculate
Figure 00000064
the amplitude of the central element of the discretization of the elevation angle in each i-th element of range

Figure 00000065
Figure 00000065

Предложенный способ позволяет измерять высоту наземных или группы воздушных объектов с помощью одной многоканальной антенны в режиме РЛ с более высокой точностью по сравнению с известными способами измерения высоты с помощью одной сканирующей антенны за счет дополнительной алгоритмической обработки амплитуд отраженных сигналов. Это дает возможность обнаруживать и измерять высотные препятствия при маловысотном полете, что увеличивает безопасность таких полетов, а также разрешать по азимуту (высоте) близко расположенные воздушные объекты.The proposed method allows you to measure the height of ground or a group of airborne objects using one multichannel antenna in the radar mode with higher accuracy compared to known methods of measuring height using a single scanning antenna due to additional algorithmic processing of the amplitudes of the reflected signals. This makes it possible to detect and measure high-altitude obstacles during low-altitude flight, which increases the safety of such flights, as well as to allow closely located air objects in azimuth (altitude).

ЛитератураLiterature

1. Воскресенский Д.И. Антенны с обработкой сигнала: Учеб. пособие для вузов. - М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002. 80 с.1. Resurrection D.I. Antennas with signal processing: Textbook. manual for universities. - M.: SAYNS-PRESS, 2002.80 s.

2. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. Учебное пособие для вузов. / Под ред. Г.С.Кондратенкова. - М.: "Радиотехника", 2005. 368 с.2. Kondratenkov G.S., Frolov A.Yu. Radio vision. Earth remote sensing radar systems. Textbook for universities. / Ed. G.S. Kondratenkova. - M.: "Radio Engineering", 2005. 368 p.

3. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1983. 536 с.3. Finkelstein M.I. Basics of radar: Textbook for universities. - M.: Radio and Communications, 1983. 536 p.

4. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны. / В.Н.Антипов, В.Т.Горяинов, А.Н.Кулин, Толстов Е.Ф. и др./ Под ред. В.Т.Горяинова. - М.: Радио и связь, 1988. 304 с.4. Radar stations with digital synthesis of the antenna aperture. / V.N. Antipov, V.T. Goryainov, A.N. Kulin, Tolstov E.F. et al. / Ed. V.T. Goryainova. - M.: Radio and Communications, 1988. 304 p.

5. Пат.RU 2249832 С1. Способ наблюдения за поверхностью / В.К.Клочко, Г.Н.Колодько, В.И.Мойбенко, А.А.Ермаков. МПК: G01S 13/02, H01Q 21/00. Приоритет 02.09.2003. Опубл.: 10.04.2005. Бюл. №10.5. Pat. RU 2249832 C1. The method of observing the surface / V.K. Klochko, G.N. Kolodko, V.I. Moibenko, A.A. Ermakov. IPC: G01S 13/02, H01Q 21/00. Priority 02.09.2003. Published: 04/10/2005. Bull. No. 10.

6. Пат. RU 2256193 С1. Способ наблюдения за поверхностью и воздушной обстановкой / В.К.Клочко, Г.Н.Колодько, В.И.Мойбенко, А.А.Ермаков. МПК: G01S 13/02. Приоритет 08.12.2003. Опубл.: 10.07. 2005. Бюл. №19.6. Pat. RU 2256193 C1. The method of monitoring the surface and the air environment / V.K. Klochko, G.N. Kolodko, V.I. Moibenko, A.A. Ermakov. IPC: G01S 13/02. Priority 12/08/2003. Published: July 10. 2005. Bull. No. 19.

7. Василенко Г.И., Тараторин А.М. Восстановление изображений. - М.: Радио и связь, 1986. 304 с.7. Vasilenko G.I., Taratorin A.M. Image recovery. - M .: Radio and communications, 1986. 304 p.

Claims (1)

Способ измерения высоты наземных и воздушных объектов на базе многоканальной РЛС, заключающийся в последовательном смещении луча РЛС в вертикальной плоскости против часовой стрелки на малую (2n+1)-ю часть ширины диаграммы направленности антенны (ДН) размером в 2n+1 элементов дискретизации на уровне 0,5 мощности при заданном азимуте, отличающийся тем, что при каждом j-м положении луча в i-x элементах разрешения дальности заданного диапазона
Figure 00000066
измеряют амплитуды
Figure 00000067
,
Figure 00000068
отраженного сигнала в квадратурных каналах фазового детектирования (С - косинусном и S - синусном) одновременно в каждом q-м приемном канале антенной системы, состоящей из большого числа Q(Q≥2n+1) разнесенных по фазе приемных элементов, при этом измерения
Figure 00000067
,
Figure 00000068
,
Figure 00000069
суммируют с весами
Figure 00000070
,
Figure 00000071
,
Figure 00000072
, найденными заранее, далее извлекают корень из суммы квадратов результатов суммирования, тем самым оценивают амплитуду x(i, j) отраженного сигнала, соответствующего центру j-го луча (центральному элементу дискретизации ДН) в i-x элементах дальности:A method of measuring the height of ground and air objects based on a multi-channel radar, which consists in sequentially shifting the radar beam in the vertical plane counterclockwise to a small (2n + 1) -th part of the antenna radiation pattern (antenna) size of 2n + 1 sampling elements at the level 0.5 power at a given azimuth, characterized in that for each j-th beam position in ix elements of range resolution of a given range
Figure 00000066
measure amplitudes
Figure 00000067
,
Figure 00000068
the reflected signal in the quadrature channels of phase detection (C - cosine and S - sine) simultaneously in each qth receiving channel of the antenna system, consisting of a large number of Q (Q≥2n + 1) phase-separated receiving elements, while the measurements
Figure 00000067
,
Figure 00000068
,
Figure 00000069
summarize with weights
Figure 00000070
,
Figure 00000071
,
Figure 00000072
found in advance, then the root is extracted from the sum of the squares of the summation results, thereby evaluating the amplitude x (i, j) of the reflected signal corresponding to the center of the j-th beam (the central element of the discretion of the beam) in ix range elements:
Figure 00000073
Figure 00000073
Figure 00000074
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000075
 в процессе сканирования луча фиксируют момент, когда амплитуда
Figure 00000076
превышает заданный порог обнаружения хотя бы в одном i-м элементе дальности
Figure 00000077
, и определяют k+1-e предельное положение луча, при котором оценки амплитуды
Figure 00000078
во всех i-x элементах дальности заданного диапазона оказываются ниже порога, и вычисляют высоту Н объектаduring beam scanning, the moment when the amplitude
Figure 00000076
exceeds a predetermined detection threshold in at least one ith range element
Figure 00000077
, and determine the k + 1-e limiting position of the beam at which the amplitude estimates
Figure 00000078
in all ix elements of the range of a given range are below the threshold, and calculate the height H of the object H=h - Risinθk,H = h - R i sinθ k , где Ri - расстояние по наклонной дальности между РЛС, расположенной на высоте h, и i-м элементом разрешения дальности с максимальным значением оценки амплитуды
Figure 00000079
при k-м положении луча, θk - угол места центра k-го луча, отсчитываемый в положительном направлении по часовой стрелке от горизонтальной плоскости положения носителя РЛС.where R i is the distance along the oblique range between the radar located at a height h and the i-th element of range resolution with the maximum value of the amplitude estimate
Figure 00000079
at the kth position of the beam, θ k is the elevation angle of the center of the kth beam, counted in the positive direction clockwise from the horizontal plane of the position of the radar carrier.
RU2006137595/09A 2006-10-24 2006-10-24 Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar RU2316019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137595/09A RU2316019C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006137595/09A RU2316019C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2316019C1 true RU2316019C1 (en) 2008-01-27

Family

ID=39110118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006137595/09A RU2316019C1 (en) 2006-10-24 2006-10-24 Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2316019C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597039A (en) * 2018-12-24 2019-04-09 雷象科技（北京）有限公司 Lifting method phased-array radar receiving channel amplitude-phase measurement method
CN112698276A (en) * 2020-12-15 2021-04-23 中国人民解放军空军预警学院 Wind-field-interference-resistant air traffic control radar monitoring system and method
RU2816168C1 (en) * 2023-04-25 2024-03-26 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") Method of determining flight altitude of low-altitude target by monopulse tracking radar station in real time

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ФИНКЕЛЬШТЕЙН М.И. Основы радиолокации. - М.: Радио и связь, 1983, с.536. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109597039A (en) * 2018-12-24 2019-04-09 雷象科技（北京）有限公司 Lifting method phased-array radar receiving channel amplitude-phase measurement method
CN109597039B (en) * 2018-12-24 2023-08-25 浙江宜通华盛科技有限公司 Method for measuring amplitude phase of phased array radar receiving channel by lifting method
CN112698276A (en) * 2020-12-15 2021-04-23 中国人民解放军空军预警学院 Wind-field-interference-resistant air traffic control radar monitoring system and method
CN112698276B (en) * 2020-12-15 2023-06-02 中国人民解放军空军预警学院 Wind power plant interference resistant air traffic control radar monitoring system and method
RU2816168C1 (en) * 2023-04-25 2024-03-26 Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетина" (ПАО "НПО "Алмаз") Method of determining flight altitude of low-altitude target by monopulse tracking radar station in real time

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109490874B (en) Method for determining suitability of radar target as position landmark
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
US8378885B2 (en) Device and method for locating a mobile approaching a surface reflecting electromagnetic waves
US10317520B2 (en) Radar system
US7994964B2 (en) Method for determining the position, notably in terms of elevation, of a target flying at very low altitude
RU2291464C2 (en) Mode of measuring of the position of targets at availability of reflections of received echo-signal from surface and an impulse surface three-coordinate radar station for its realization
RU2411538C2 (en) Method of determining error in measuring aircraft velocity with inertial navigation system and onboard navigation system for realising said method
RU2373551C1 (en) Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets
CN109061638B (en) Phased array close-range digital imaging method
Chau et al. Empirical phase calibration for multistatic specular meteor radars using a beamforming approach
US6724340B1 (en) Detecting system having a coherent sparse aperture
Lipa et al. Developments in compact HF-radar ocean wave measurement
Hélal et al. Radar imaging and high-resolution array processing applied to a classical VHF-ST profiler
RU2316019C1 (en) Method for measurement of object altitude on the basis of multichannel radar
RU2316786C1 (en) Mode of observation over the surface and air situation on a multi-channel radar basis
RU2572357C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board four-channel doppler radar set
RU2729459C1 (en) Method of determining spatial coordinates and speeds of objects using a scanning multiposition radio system
Dumas et al. New signal processing techniques for phased-array oceanographic radars: self-calibration, antenna grouping, and denoising
Hu et al. A knowledge-based target relocation method for wide-area GMTI mode
RU2316787C1 (en) Mode of observation over the surface and air situation on a multi-channel radar basis
Bournaka et al. Beam space transformation based direction of arrival estimation and auto calibration for a circular array in passive radar
RU2539558C1 (en) Method of forming three-dimensional image of earth's surface and air environment using antenna array
Afraimovich et al. Determining polarization parameters and angles of arrival of HF radio signals using three mutually orthogonal antennas
RU2717823C1 (en) Method of measuring elevation angle of aerial object in meter range of electromagnetic waves
RU2534224C1 (en) Method of measuring coordinates of elements earth's surface in on-board four-channel doppler radar set

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081025