RU2436116C1 - Method of determining range to earth's surface - Google Patents

Method of determining range to earth's surface Download PDF

Info

Publication number
RU2436116C1
RU2436116C1 RU2010108596/07A RU2010108596A RU2436116C1 RU 2436116 C1 RU2436116 C1 RU 2436116C1 RU 2010108596/07 A RU2010108596/07 A RU 2010108596/07A RU 2010108596 A RU2010108596 A RU 2010108596A RU 2436116 C1 RU2436116 C1 RU 2436116C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
range
earth
value
reflected
Prior art date
Application number
RU2010108596/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010108596A (en
Inventor
Андрей Алексеевич Хрусталев (RU)
Андрей Алексеевич Хрусталев
Юрий Васильевич Кольцов (RU)
Юрий Васильевич Кольцов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова"
Priority to RU2010108596/07A priority Critical patent/RU2436116C1/en
Publication of RU2010108596A publication Critical patent/RU2010108596A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2436116C1 publication Critical patent/RU2436116C1/en

Links

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used to design different radar systems for determining range to the earth's surface which employ the principle of reflection of radiowaves (radar range finders or ranger finders).
EFFECT: high stability of the method of determining range to the earth's surface owing to detection of the reflected signal in two steps, where initially, detection is carried out in a wide search zone, and then in narrow search zone, followed by tracking the detected signal and confirming results of determining range to the earth's surface.

Description

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении различных радиолокационных систем, предназначенных для определения дальности до поверхности земли, использующих принцип отражения радиоволн (радиодальномеры или дальномеры).The invention relates to the field of radar technology and can be used in the construction of various radar systems designed to determine the distance to the surface of the earth, using the principle of reflection of radio waves (radio rangefinders or rangefinders).

Известен способ определения дальности D до поверхности земли [1], применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в измерении временной задержки tЗАД (временного интервала) от момента излучения зондирующего сигнала и до момента приема зондирующего сигнала, отраженного от поверхности земли (отраженный сигнал).A known method for determining the distance D to the earth’s surface [1], used in radio range finders using the principle of reflection of radio waves, which consists in measuring the time delay t RAD (time interval) from the moment of emission of the sounding signal to the moment of receiving the sounding signal reflected from the earth’s surface ( reflected signal).

Способ [1] реализуется следующим образом.The method [1] is implemented as follows.

Излучают зондирующий сигнал, длительностью tЗОНД, в направлении поверхности земли с периодом ТС.Emitting a probe signal PROBE duration t, in the direction of the earth's surface with a period T C.

Дифференцируют фронт принятого отраженного сигнала так, что максимум продифференцированного сигнала находился на фронте отраженного сигнала.The front of the received reflected signal is differentiated so that the maximum of the differentiated signal is at the front of the reflected signal.

Осуществляют обнаружение (поиск) по дальности сигнала, отраженного от поверхности земли, используя селектирующие импульсы, которые перемещают в диапазоне времен tЗАД МАКС задержек от минимума до максимума, что соответствует изменению дальности от минимума до максимума по расстоянию. При этом селектирующие импульсы имеют одинаковую длительность и амплитуду.Detect (search) by the range of the signal reflected from the earth’s surface using selection pulses that move delays from minimum to maximum in the time range t REF. MAX , which corresponds to a change in the distance from minimum to maximum along the distance. In this case, the selecting pulses have the same duration and amplitude.

Процесс поиска (обнаружения) отраженного сигнала заканчивается, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией, находящейся на равном расстоянии от каждого селектирующего импульса.The search (detection) process of the reflected signal ends when the maximum of the differentiated reflected signal coincides with a line at an equal distance from each breeding pulse.

Причем длительность каждого селектирующего импульса tСИ устанавливают такой, чтобы она превышала длительность фронта tФ ОТР отраженного сигналаMoreover, the duration of each selection pulse t SI is set such that it exceeds the duration of the front t OTR of the reflected signal

Figure 00000001
Figure 00000001

Осуществляют слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем отслеживания его временного положения за счет поддержания постоянным состояния, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией соприкосновения селектирующих импульсов.Tracking (tracking) of the detected signal by tracking its temporal position by maintaining a constant state when the maximum of the differentiated reflected signal coincides with the line of contact of the selecting pulses.

Измеряют временной интервал, равный временной задержке tЗАД между моментом излучения зондирующего сигнала (импульса) и до момента приема отраженного сигнала - фронта отраженного сигнала (максимум продифференцированного отраженного сигнала).Measure the time interval equal to the time delay t REFERENCE between the moment of radiation of the probing signal (pulse) and until the moment of receiving the reflected signal - the front of the reflected signal (maximum of the differentiated reflected signal).

Вычисляют дальность D (расстояние) до поверхности земли по измеренному значению tЗАД по формулеThe range D (distance) to the earth’s surface is calculated from the measured value t REF by the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где с - скорость распространения сигнала.where c is the signal propagation speed.

Выдают измеренное значение дальности.The measured range value is output.

Недостатками способа [1] являются:The disadvantages of the method [1] are:

- недостаточная устойчивость способа (отсутствие обнаружения отраженного сигнала) при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала;- insufficient stability of the method (lack of detection of the reflected signal) at a high rate of change of the time delay of the reflected signal;

- недостаточная точность определения дальности D до поверхности земли, которая определяется длительностью селектирующего импульса tСИ. Уменьшить значение tСИ не удается в силу ограничения (1), в противном случае надежность обнаружения и слежения за отраженным сигналом снижаются и возможна потеря сигнала до измерения его параметров; различие в амплитудах и форме селектирующего импульса также снижает точность определения дальности;- insufficient accuracy in determining the distance D to the surface of the earth, which is determined by the duration of the selecting pulse t SI . It is not possible to reduce the value of t SI due to limitation (1), otherwise the reliability of detection and tracking the reflected signal is reduced and a signal may be lost before measuring its parameters; the difference in the amplitudes and shape of the selection pulse also reduces the accuracy of determining the range;

- невозможность уверенного обнаружения отраженного сигнала при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице;- the impossibility of reliable detection of the reflected signal at signal-to-noise ratios close to unity;

- недостаточная точность определения дальности при малых значениях отношения сигнал-шум, так как помехи увеличивают нестабильность фронтов селектирующих импульсов и снижают точность определения максимума продифференцированного отраженного сигнала;- lack of accuracy in determining the range for small values of the signal-to-noise ratio, since interference increases the instability of the fronts of the selecting pulses and reduces the accuracy of determining the maximum of the differentiated reflected signal;

- большое время обнаружения (поиска) сигнала, которое определяется временем перемещения селектирующих импульсов в диапазоне времен tЗАД МАКС от минимума до максимума;- a long time of detection (search) of the signal, which is determined by the time of movement of the selecting pulses in the time range t REAR MAX from minimum to maximum;

- высокая вероятность ложной тревоги и низкая вероятность правильного обнаружения отраженного сигнала из-за отсутствия при определении дальности накопления сигналов при определении дальности до поверхности земли.- a high probability of false alarm and a low probability of correct detection of the reflected signal due to the absence of a signal when determining the range of accumulation of signals when determining the distance to the earth's surface.

Известен способ определения дальности D до поверхности земли [2], выбранный за прототип, применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в проведении трехэтапных измерений - грубого измерения дальности на первом этапе, точного измерения дальности на втором этапе, подтверждения результатов точного измерения дальности результатами грубого измерения на третьем этапе.There is a method of determining the distance D to the surface of the earth [2], selected as a prototype used in radio range finders using the principle of reflection of radio waves, and consisting in three-stage measurements - a rough measurement of range at the first stage, accurate measurement of range at the second stage, confirmation of the results of accurate measurement range results of rough measurement in the third stage.

Реализация способа [2] заключается в следующем. Способ реализуется в три этапа.The implementation of the method [2] is as follows. The method is implemented in three stages.

На первом этапе излучают зондирующий сигнал длительностью tЗОНД в направлении поверхности земли с периодом ТС.In the first stage emit probe signal PROBE duration t in the direction of the earth's surface with a period T C.

Измеряют временную

Figure 00000003
задержку, определяющую грубое (предварительное) значение дальности DПРЕДВ по (2), путем поиска и обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале tЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения измеряемой дальности DМИН до максимального значения измеряемой дальности DМАКС, разбитым на N парциальных интервалов (N>>1) времени равной длительности Δt. Причем длительность парциального временного интервала Δt устанавливают такой, чтобы она превышала длительность фронта tФ ОТР отраженного сигнала и была согласована с длительностью сигнала, отраженного от поверхности землиMeasure time
Figure 00000003
the delay determining the coarse (preliminary) value of the range D PREVE (2), by searching for and detecting a signal reflected from the earth’s surface in the time interval t READ corresponding to the time interval from the minimum value of the measured range D MIN to the maximum value of the measured range D MAX divided into N partial intervals (N >> 1) of time of equal duration Δt. Moreover, the duration of the partial time interval Δt is set such that it exceeds the duration of the front t OTP of the reflected signal and is consistent with the duration of the signal reflected from the earth’s surface

Figure 00000004
Figure 00000004

Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N парциальных интервалах времени равной длительности Δt, каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс. Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов ΔtN∈NΔt происходит превышение порога накопления k (k>1).The search for a signal reflected from the earth’s surface is carried out by accumulating reflected signals in N partial time intervals of equal duration Δt, each of which has its own selection pulse. The reflected signal is considered to be detected when the accumulation threshold k (k> 1) is exceeded in one of the selecting pulses Δt N ∈NΔt.

Поиск отраженного сигнала производят одновременно по всем селектирующим импульсам, что сокращает время обнаружения (поиска) сигнала.The search for the reflected signal is carried out simultaneously for all breeding pulses, which reduces the time of detection (search) of the signal.

Временную

Figure 00000005
задержку измеряют между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение
Figure 00000006
определяет грубое (предварительное) значение дальности DПРЕДВ по (2). Точность измерения временной
Figure 00000006
задержки определяется длительностью селектирующего импульса.Temporary
Figure 00000005
the delay is measured between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflection of the reflected signal U OTP was detected. Value
Figure 00000006
determines the rough (preliminary) value of the range D PREV according to (2). Time Measurement Accuracy
Figure 00000006
the delay is determined by the duration of the selection pulse.

На втором этапе выставляют опорный сигнал UОПОРН с задержкой tОПОРН, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) измерению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам.At the second stage, the reference signal U OPORN is set with a delay t OPORN equal to the duration of the time interval corresponding to the rough (preliminary) measurement of range, zeroing all the accumulated information for all the selecting pulses.

Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного UОТР сигнала и опорного UОПОРН сигнала для выработки сигнала Δtр рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов tОТР и tОПОРН. Сигнал рассогласования воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами UОТР и UОПОРН так, чтобы она стремилась к нулю.Exactly monitor (track) the detected signal by discriminating between the received reflected U OTP signal and the reference U OPOR signal to generate a mismatch signal Δt p , which is the time difference between the indicated signals t OTP and t OPOR . The mismatch signal acts on the reference signal, changing the delay between the signals U OTR and U OPOR so that it tends to zero.

Измеряют временной интервал, равный временной задержке

Figure 00000007
между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала UОПОРН, осуществляют точное (окончательное) измерение дальности DОКОН до поверхности земли по измеренному значению
Figure 00000008
(2).Measure the time interval equal to the time delay
Figure 00000007
between the emitted signal and the temporary position of the reference signal U OPORN , carry out an accurate (final) measurement of the range D OKON to the earth's surface according to the measured value
Figure 00000008
(2).

На третьем этапе проводят циклическое обнаружение отраженного сигнала UОТР по всем селектирующим импульсам дальности Δt без изменения задержки опорного сигнала UОПОРН и сравнение с пороговым значением ΔD разности результатов измерений грубого (предварительного) и точного (окончательного) измерений дальности. Пороговое значение ΔD определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δt. В результате происходит подтверждение результатов точного измерения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала UОТР, обеспечивая при точном измерении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом измерении дальности.At the third stage, the reflected signal U OTR is cyclically detected for all selectable range pulses Δt without changing the delay of the reference signal U OPORN and comparison with the threshold value ΔD of the difference between the results of coarse (preliminary) and accurate (final) range measurements. The threshold value ΔD is determined by the duration of two selective pulses Δt. As a result, the results of accurate ranging are confirmed by cyclic detection of the reflected signal U OTP , providing accurate measurements of the range of the probabilistic characteristics (the probability of false alarm and correct detection) obtained with a rough range measurement.

При не превышении разности результатов порогового значения ΔD вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки и выдают результаты измерения - точную измеренную дальность DОКОН.If the difference between the results of the threshold value ΔD is not exceeded, the exact (final) value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured exact (final) value of the time delay and the measurement results are obtained - the exact measured range D OKON .

При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное измерение дальности, выставляют опорный сигнал UОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо измеренной дальности до земной поверхности tОПОРН, и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующих импульсов, в которых произошло обнаружение (положение селектирующих импульсов, в которых произошло обнаружение, в силу ряда причин могло измениться относительно их положения при измерении точной дальности на втором этапе), которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли по (2), проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности DОКОН.If the difference in the measurement results exceeds the threshold value ΔD, the exact range measurement is stopped, the reference signal U OPORN is set with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last roughly measured distance to the earth's surface t OPORN , and an accurate measurement of the time interval corresponding to the last position of the selection pulses is performed, in which the detection occurred (the position of the selection pulses in which the detection occurred, for a number of reasons, could change relative to their position when measuring the exact range at the second stage), which is used to calculate the exact value of the distance to the earth's surface according to (2), confirm the results of the exact measurement of the time delay and give the exact (final) value of the range D OKON .

При отсутствии подтверждения результатов точного измерения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное измерение дальности затруднено, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.If there is no confirmation of the results of the exact range measurement that occurs: when the signal-to-noise ratio is close to unity, when the reflected signal disappears and others, when the exact range measurement is difficult, the calculated rough range value is given as the result of determining the distance to the earth's surface.

Недостатком способа [2] является недостаточная устойчивость (отсутствие обнаружения отраженного сигнала) при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала. Дело в том, что отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов ΔtN∈NΔt происходит превышение порога накопления k. При высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала, когда земная поверхность имеет большие перепады высот рельефа, когда излучение зондирующего сигнала в вертикальной плоскости происходит знакопеременно с большой скоростью и прочее, количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах будет недостаточно для превышения порога накопления k и отраженный сигнал не будет обнаружен.The disadvantage of this method [2] is the lack of stability (lack of detection of the reflected signal) at a high rate of change in the time delay of the reflected signal. The fact is that the reflected signal is considered detected when the accumulation threshold k is exceeded in one of the selection pulses Δt N ∈NΔt. At a high rate of change in the time delay of the reflected signal, when the earth’s surface has large differences in elevation height, when the radiation of the probe signal in the vertical plane is alternating at a high speed and so on, the number of accumulated reflected signals in the selection pulses will not be enough to exceed the accumulation threshold k and the reflected signal will not be detected.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение устойчивости способа определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения сигнала за два подэтапа, при котором первоначально обнаружение производится в широкой зоне поиска, а затем - в сокращенной зоне поиска, с последующим слежением за обнаруженным сигналом и подтверждением результатов определения дальности до поверхности земли.The technical result of the invention is to increase the stability of the method for determining the distance to the earth’s surface by detecting the signal in two sub-steps, in which the initial detection is carried out in a wide search area, and then in the reduced search area, followed by tracking the detected signal and confirming the determination results range to the surface of the earth.

Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до поверхности земли, заключающемся в излучении зондирующего сигнала в направлении поверхности земли, поиске и обнаружении сигнала, отраженного от поверхности земли, и слежении за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов и воздействующего на опорный сигнал, изменяя его временное положение так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю, измерении временного интервала, равного временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычислении дальности до поверхности земли по измеренному значению временной задержки, причем определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа, на первом этапе проводят поиск и обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt, на которые разбивают интервал измеряемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k, причем k>1, выполняют грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному грубому (предварительному) значению временной задержки, на втором этапе выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) определению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам, осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования и уменьшения его длительности до нуля, измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, на третьем этапе проводят подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала по всем селектирующим импульсам без изменения задержки опорного сигнала и сравнения с пороговым значением разности результатов грубого (предварительного) и точного (окончательного) определений дальности, при не превышении разности результатов определения дальности порогового значения вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, выдают точную определенную дальность, при превышении разности результатов определения дальности порогового значения прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо определенной дальности, и проводят точное измерение временного интервала, которое используют для вычисления точного значения дальности, до поверхности земли, проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности, при отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала осуществляют в два подэтапа, на первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N1 селектирующих импульсах, причем N1<N, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt1, причем Δt1>Δt, на которые разбивают интервал определяемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k1, причем k1≥k, выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки, на втором подэтапе проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N2 селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt2, причем Δt2=Δt1/b, где b≥4, а длительность всех временных интервалов Δt2 равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt1, с центром временного интервала, соответствующим временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала, и превышения в одном из селектирующих импульсов Δt2 порога накопления k2, причем k2<k1, выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности.The technical result is achieved by the fact that in the method of determining the distance to the earth’s surface, which consists in emitting a probe signal in the direction of the earth’s surface, searching for and detecting a signal reflected from the earth’s surface, and tracking the detected reflected signal by discriminating the received reflected signal and the reference signal for generating the mismatch signal, which is the difference in the temporary positions of these signals and acting on the reference signal, changing its temporary position so that the mismatch signal tends to zero, measuring the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the time position of the reference signal, calculating the distance to the earth’s surface from the measured value of the time delay, and determining the distance to the earth’s surface is carried out in three stages, at the first stage search and detection of reflected signals by accumulating reflected signals in N selection pulses, which are partial time intervals of the same long ty Δt, into which the interval of the measured range ΔR is divided, and the excess in one of the selecting pulses of the accumulation threshold k, and k> 1, perform a rough (preliminary) determination of the range by measuring the time interval between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selecting pulse, in which a detection of the reflected signal occurred, and the search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses, and a rough (preliminary) value of the distance to the surface is calculated and the earth according to the measured coarse (preliminary) value of the time delay, at the second stage, set the reference signal with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the coarse (preliminary) determination of the range, zero all accumulated information for all the selection pulses, carry out exact tracking of the detected reflected signal by discriminating the received reflected signal and the reference signal to generate a mismatch signal and reduce its duration to zero, measure the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the temporary position of the reference signal, calculate the exact (final) value of the distance to the earth's surface from the measured exact (final) value of the time delay, at the third stage, confirm the results of the accurate determination of the range by cyclically detecting the reflected signal by all selection pulses without changing the delay of the reference signal and comparison with the threshold value of the difference of the results of the coarse (pre n) and exact (final) definitions of range, if the difference between the results of determining the range of the threshold value is not exceeded, the exact (final) value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured exact (final) value of the time delay, an exact determined range is given, when the difference in the results of determining the range is exceeded threshold value stop accurate range determination, set the reference signal with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last roughly determined range, and carry out an accurate measurement of the time interval, which is used to calculate the exact value of the distance to the earth's surface, confirm the results of the exact measurement of the time delay and give the exact (final) value of the range, if there is no confirmation of the results of the exact determination of the distance, they give out the calculated rough the value of the range as a result of determining the distance to the surface of the earth, and the search and detection of the reflected signal They are divided into two sub-steps; in the first sub-step, the reflected signals are searched and pre-detected by accumulating the reflected signals in N 1 selective pulses, with N 1 <N, which are partial time intervals of the same duration Δt 1 , and Δt 1 > Δt, into which the interval is divided determined range ΔR, and the excess of one of the selecting pulse accumulation threshold k 1, and k 1 ≥k, perform first a rough determination of the range by measuring the time interval between the emission point probe Sig the front and the selection pulse front, in which the detection of the reflected signal occurred, and the search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all selecting pulses, the first coarse value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured first coarse value of the time delay, the second detection of the reflected signals is carried out at the second sub-step by accumulating the reflected signals in N 2 selects pulses are partial time intervals of equal duration Δt 2, etc. than 2 Δt = Δt 1 / b, where b≥4, and the duration of the time intervals Δt 2 equal to the duration of three partial time intervals Δt 1, with a time interval centered on a temporary center position of the selecting pulse, which has occurred prior detection of the reflected signal, and excess of one of the selecting pulse Δt 2 accumulation threshold k 2, where k 2 <k 1, operate the second coarse (preliminary) determining the distance by measuring the time interval between the instant the probe signal radiation and fro the volume of the selection pulse in which the detection of the reflected signal occurred, and the search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses, the second coarse (preliminary) value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured second coarse (preliminary) value of the time delay, according to which the second stage set the reference signal, with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of the range, and which at the third stage is used as a rough (preliminary) determination of range.

Способ определения дальности до поверхности земли осуществляется следующим образом.The method of determining the distance to the surface of the earth is as follows.

Определение дальности до поверхности земли проводят путем определения параметров отраженного сигнала, в ходе которых измеряют грубые и точные значения задержки отраженного сигнала.The determination of the distance to the earth's surface is carried out by determining the parameters of the reflected signal, during which coarse and accurate values of the delay of the reflected signal are measured.

Первый этап - поиск и обнаружение отраженного сигнала. Указанные операции могут проводиться при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала.The first stage is the search and detection of the reflected signal. These operations can be carried out at a high rate of change in the time delay of the reflected signal.

На первом этапе определяют грубое значение дальности. При этом измеряют временную задержку, которая определяет грубое значение дальности сигнала, отраженного от поверхности земли - дальность до поверхности земли согласно выражению (2). Первый этап проводят в два подэтапа для повышения устойчивости обнаружения отраженного сигнала.At the first stage, the rough value of the range is determined. At the same time, the time delay is measured, which determines the rough value of the signal range reflected from the earth’s surface - the distance to the earth’s surface according to expression (2). The first stage is carried out in two sub-steps to increase the stability of detection of the reflected signal.

Первый подэтап.The first sub-step.

Проводят предварительное обнаружение отраженных сигналов и выполняют первое грубое определение дальности во всем диапазоне дальностей с низкой точностью определения дальности.A preliminary detection of the reflected signals is carried out and the first rough range determination is performed in the entire range of ranges with low accuracy of range determination.

Излучают зондирующий сигнал длительностью tЗОНД в направлении поверхности земли с периодом ТС.Emitting a probe signal PROBE duration t in the direction of the earth's surface with a period T C.

Измеряют временную задержку, определяющую первое грубое значение дальности DГРУБ согласно (2), путем поиска и предварительного обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале tЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения определяемой дальности DМИН до максимального значения определяемой дальности DМАКС, разбитым на N1 селектирующих импульсов, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt1 (каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс), на который разбивают интервал определяемой дальности ΔR, имеющей видThe time delay is measured, which determines the first rough value of the range D of the GRUB according to (2), by searching and preliminary detecting the signal reflected from the surface of the earth in the time interval t of the ZAP corresponding to the time interval from the minimum value of the determined range D MIN to the maximum value of the determined range D MAX, broken into 1 N selects pulses are partial time intervals of equal duration Δt 1 (each of which corresponds to a selectable pulse) for a tory break interval defined range ΔR having the form

Figure 00000009
Figure 00000009

Устанавливают длительность парциального временного интервала Δt1 такой, чтобы при любой заданной высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала, когда земная поверхность имеет большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и прочее, количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах будет достаточно для превышения порога накопления и отраженный сигнал будет обнаружен.The duration of the partial time interval Δt 1 is set such that, for any given high rate of change in the time delay of the reflected signal, when the earth's surface has large elevation elevations, when the sounding signal is alternating in the vertical plane with a large vertical speed, and so on, the number of accumulated reflected signals in Selecting pulses will be sufficient to exceed the accumulation threshold and a reflected signal will be detected.

При этом выполняются соотношенияIn this case, the relations

Figure 00000010
Figure 00000010

Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N1 селектирующих импульсах.The search for a signal reflected from the earth’s surface is carried out by accumulating the reflected signals in N 1 selective pulses.

Для сохранения высокой вероятности правильного обнаружения отраженного сигнала и низкой вероятности ложной тревоги устанавливают порог накопления k1, причем k1≥k. Чем больше значение порога накопления k1, тем выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала. Максимальное значение порога накопления k1 ограничено временем, в течение которого сигнал, отраженный от поверхности земли, находится в пределах одного и того же селектирующего импульса.To maintain a high probability of correct detection of the reflected signal and a low probability of false alarm, an accumulation threshold k 1 is set , and k 1 ≥k. The larger the value of the accumulation threshold k 1 , the higher the probability of correct detection and the less the likelihood of a false alarm when a reflected signal is detected. The maximum value of the accumulation threshold k 1 is limited by the time during which the signal reflected from the surface of the earth is within the same selection pulse.

Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения времени обнаружения (поиска) сигнала.A search for the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses to reduce the time of detection (search) of the signal.

Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов ΔtN1∈N1Δt1 происходит превышение порога накопления k1.The reflected signal is considered to be detected when in one of the selecting pulses Δt N1 ∈N 1 Δt 1 the accumulation threshold k 1 is exceeded.

Выполняют первое грубое определения дальности путем измерения временного интервала

Figure 00000011
между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение
Figure 00000011
определяет первое грубое значение дальности DГРУБ1 по (2).Perform the first rough range determination by measuring the time interval
Figure 00000011
between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value
Figure 00000011
determines the first coarse value of the range D GRU1 according to (2).

Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки

Figure 00000012
.The first coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured first coarse value of the time delay
Figure 00000012
.

Точность получения дальности DГРУБ1 определяется длительностью селектирующего импульса Δt1. Длительность селектирующего импульса устанавливают Δt1>Δt, что приводит к снижению точности измерения дальности.The accuracy of obtaining the range D GRUB1 is determined by the duration of the selecting pulse Δt 1 . The duration of the selection pulse is set to Δt 1 > Δt, which leads to a decrease in the accuracy of the range measurement.

Таким образом, производят устойчивое обнаружение отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала с низкой точностью определения дальности.Thus, stable detection of the reflected signal is made at a high rate of change in the time delay of the reflected signal with low accuracy in determining the range.

Второй подэтап.The second substep.

Проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов и выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.The final detection of the reflected signals is carried out and the second coarse (preliminary) range determination is performed in a limited range of the determined ranges with high accuracy in determining the range.

Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале Δt2 соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли за счет уменьшения вероятности обнаружения ложного сигнала при уменьшении зоне поиска.The second rough (preliminary) determination of the range is carried out in the time interval Δt 2 corresponding to the reduced search area, the application of which increases the noise immunity of the method of determining the distance to the earth's surface by reducing the probability of detecting a false signal while reducing the search area.

Длительность всех временных интервалов Δt2 равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt1 - соответствующих селектирующим импульсам N1: селектирующему импульсу, в котором был обнаружен отраженный сигнал, и двум соседним (справа и слева от него), в которые может сместиться отраженный сигнал за время окончательного обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе. Центр временного интервала Δt2 соответствует временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала UОТР.The duration of all time intervals Δt 2 is equal to the duration of three partial time intervals Δt 1 - corresponding to the selection pulses N 1 : the selection pulse in which the reflected signal was detected, and two adjacent ones (to the right and to the left of it), into which the reflected signal can shift over time finally detecting reflected signals in the second sub-step. The center of the time interval Δt 2 corresponds to the time position of the center of the selection pulse, in which preliminary detection of the reflected signal U OTP occurred.

Окончательное обнаружение отраженных сигналов проводят путем накопления отраженных сигналов в N2 селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt2.The final detection of reflected signals is carried out by accumulating reflected signals in N 2 selection pulses, which are partial time intervals of the same duration Δt 2 .

При этом выполняются соотношенияIn this case, the relations

Figure 00000013
Figure 00000013

где b≥4,where b≥4,

Figure 00000014
Figure 00000014

Причем длительность парциального временного интервала Δt2 устанавливают такой, чтобы она соответствовала длительности фронта tФ ОТР отраженного сигналаMoreover, the duration of the partial time interval Δt 2 is set such that it corresponds to the duration of the front t OTR of the reflected signal

Figure 00000015
Figure 00000015

Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов ΔtN2∈N2Δt2 происходит превышение порога накопления k2. ПричемThe reflected signal is considered to be detected when in one of the selecting pulses Δt N2 ∈N 2 Δt 2 the accumulation threshold k 2 is exceeded. Moreover

Figure 00000016
Figure 00000016

Чем больше значение порога накопления k2 выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала.The larger the accumulation threshold value k 2, the higher the probability of correct detection and the less the probability of false triggering when a reflected signal is detected.

Устанавливают значение порога накопления k2 таким, чтобы при любой заданной высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала (при земной поверхности, имеющей большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и т.д.) количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах Δt2 было достаточным для превышения порога накопления в одном из них и обнаружения отраженного сигнала.The value of the accumulation threshold k 2 is set so that for any given high rate of change in the time delay of the reflected signal (with an earth surface having large changes in elevation of relief, with alternating radiation of the probe signal in a vertical plane with a large vertical speed, etc.), the number of accumulated The reflected signals in the selection pulses Δt 2 were sufficient to exceed the accumulation threshold in one of them and to detect the reflected signal.

Выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала

Figure 00000017
между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение
Figure 00000018
определяет второе грубое (предварительное) значение дальности DГРУБ2 по формуле (2).Perform a second rough (preliminary) range determination by measuring the time interval
Figure 00000017
between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value
Figure 00000018
determines the second coarse (preliminary) value of the range D GRUB2 according to the formula (2).

Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения время обнаружения (поиска) сигнала.A search for the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses to reduce the time of detection (search) of the signal.

Определяют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой

Figure 00000018
, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности.The second coarse (preliminary) value of the distance to the surface of the earth is determined from the measured second coarse (preliminary) value of the time delay, according to which the reference signal is set in the second stage, with a delay
Figure 00000018
equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of range, and which at the third stage is used as a rough (preliminary) determination of range.

Точность измерения временной

Figure 00000018
задержки определяется длительностью селектирующего импульса Δt2, величина которого определяется длительностью фронта tФ ОТР отраженного сигнала, причем Δt2=Δt1/b, согласно выражению (6), что повышает точность измерения дальности при окончательном обнаружении отраженных сигналов.Time Measurement Accuracy
Figure 00000018
the delay is determined by the duration of the selecting pulse Δt 2 , the value of which is determined by the duration of the front t ОТ OTP of the reflected signal, and Δt 2 = Δt 1 / b, according to expression (6), which increases the accuracy of measuring the range with the final detection of reflected signals.

Второй этап.Second phase.

Выставляют опорный сигнал UОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности. Set the reference signal U OPORN with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of range.

Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.Reset all accumulated information for all breeding pulses to zero to enable subsequent detections.

Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного UОТР сигнала и опорного UОПОРН сигнала для выработки сигнала ΔtP, рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов tОТР и tОПОРН Exactly monitor (track) the detected signal by discriminating between the received reflected U OTP signal and the reference U OPOR signal to generate a signal Δt P , a mismatch representing the difference in the time positions of these signals t OTR and t OPOR

Figure 00000019
Figure 00000019

Сигнал рассогласования ΔtP воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами UОТР и UОПОРН так, чтобы она стремилась к нулюThe mismatch signal Δt P acts on the reference signal, changing the delay between the signals U OTP and U OPOR so that it tends to zero

Figure 00000020
Figure 00000020

Измеряют временной интервал, равный временной задержке

Figure 00000021
между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала UОПОРН, осуществляют точное (окончательное) определение дальности DТОЧН до поверхности земли по измеренному значению
Figure 00000021
согласно выражению (2). Точность измерения временной задержки
Figure 00000021
определяется эквивалентной полосой, при которой происходит процесс дискриминации.Measure the time interval equal to the time delay
Figure 00000021
between the emitted signal and the temporary position of the reference signal U OPORN , carry out an accurate (final) determination of the range D EXT to the surface of the earth from the measured value
Figure 00000021
according to the expression (2). Time delay measurement accuracy
Figure 00000021
is determined by the equivalent band in which the discrimination process occurs.

Вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки

Figure 00000021
.The exact (final) value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured exact (final) value of the time delay
Figure 00000021
.

Третий этап - подтверждение результатов точного определения дальности.The third stage is the confirmation of the results of accurate range determination.

Проводят циклическое двухподэтапное обнаружение отраженного сигнала UОТР, выполняя на первом подэтапе предварительное обнаружение отраженных сигналов и первое грубое определение дальности во всем диапазоне определяемых дальностей с низкой точностью определения дальности и проводя на втором подэтапе окончательное обнаружение отраженных сигналов и второе грубое (предварительное) определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.Cyclic two-stage detection of the reflected signal U OTP is carried out, performing preliminary detection of reflected signals and the first rough range determination in the first sub-stage in the entire range of determined ranges with low accuracy of ranging and conducting final reflection detection and the second rough (preliminary) range determination in the second sub-stage a limited range of determined ranges with high accuracy of range determination.

Циклическое двухподэтапное обнаружение проводят без изменения задержки опорного сигнала UОПОРН.Cyclic two-stage detection is carried out without changing the delay of the reference signal U OPORN .

Сравнивают с пороговым значением ΔD2 разности результатов второго грубого (предварительного) и точного (окончательного) определения дальности. Пороговое значение ΔD2 определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δt2. В результате происходит подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала UОТР, обеспечивая при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.The difference between the results of the second coarse (preliminary) and accurate (final) range determination is compared with the threshold value ΔD 2 . The threshold value ΔD 2 is determined by the duration of two selective pulses Δt 2 . As a result, the results of accurate range determination are confirmed by cyclic detection of the reflected signal U OTP , providing, with accurate range determination, probabilistic characteristics (false alarm probabilities and correct detection) obtained by rough range determination.

Использование порога ΔD2 повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли при точном определении дальности за счет уменьшения вероятности слежения за ложным сигналом при уменьшении порогового значения ΔD2 по сравнению с ΔD (определяются длительностью двух селектирующих импульсов Δt2 и Δt1 соответственно).The use of the threshold ΔD 2 increases the noise immunity of the method of determining the distance to the earth's surface when accurately determining the range by reducing the probability of tracking a false signal with a decrease in the threshold value ΔD 2 compared to ΔD (determined by the duration of two selection pulses Δt 2 and Δt 1, respectively).

Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале Δt2, соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает устойчивость способа определения дальности до поверхности земли.The second rough (preliminary) range determination is carried out in the time interval Δt 2 corresponding to the reduced search zone, the use of which increases the stability of the method for determining the distance to the earth's surface.

При не превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD вычисляют точное (окончательное) значение дальности DТОЧН до поверхности земли.If the difference in the measurement results does not exceed the threshold value ΔD, the exact (final) value of the distance D EXACT to the earth's surface is calculated.

Выдают точную определенную дальность DТОЧН по определенному точному (окончательному) значению временной задержки.An exact, determined range D EXT is issued for a specific exact (final) time delay value.

При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал UОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последнему второму грубому определению дальности до земной поверхности tОПОРН, и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующих импульсов Δt2, в которых произошло обнаружение, и которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли.If the difference in the measurement results exceeds the threshold value ΔD, the exact range determination is stopped, the reference signal U OPORN is set with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last second rough determination of the distance to the ground surface t OPORN , and an accurate measurement of the time interval corresponding to the last position of the selection pulses Δt 2 , in which the detection occurred, and which is used to calculate the exact value of the distance to the surface of the earth.

Проводят подтверждение результатов точного определения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности.Confirm the results of the exact determination of the time delay and give the exact (final) value of the range.

При отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное определение дальности затруднено, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.If there is no confirmation of the results of the exact determination of the range that occurs: when the signal-to-noise ratio is close to unity, when the reflected signal disappears and others, when the exact determination of the range is difficult, the calculated rough range value is given as the result of determining the distance to the earth's surface.

Таким образом, способ определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения отраженного сигнала за два подэтапа обеспечивает устойчивость обнаружения отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала от земной поверхности, имеющей большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и т.д. в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.Thus, the method for determining the distance to the earth’s surface by detecting the reflected signal in two sub-steps ensures the stability of the detection of the reflected signal at a high rate of change in the time delay of the reflected signal from the earth’s surface, which has large differences in elevation of elevation, with alternating radiation of the probe signal in a vertical plane high vertical speed, etc. in a limited range of determined ranges with high accuracy in determining the range.

При этом устойчивое обнаружение отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала происходит с высокой точностью определения дальности.In this case, the stable detection of the reflected signal at a high rate of change in the time delay of the reflected signal occurs with high accuracy in determining the range.

Обнаружение отраженного сигнала происходит в ограниченном диапазоне определяемых дальностей, что повышает помехоустойчивость обнаружения.The detection of the reflected signal occurs in a limited range of determined ranges, which increases the noise immunity of the detection.

Характерно, что за счет операции накопления обнаружение отраженных сигналов при определении дальности может происходить при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице.It is characteristic that due to the accumulation operation, the detection of reflected signals when determining the range can occur at signal-to-noise ratios close to unity.

Подтверждение результатов точного определения дальности происходит путем циклического обнаружения отраженного сигнала, обеспечивающего при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.Confirmation of the results of accurate range determination occurs by cyclic detection of the reflected signal, which provides accurate characteristics of the range of probabilistic characteristics (the probability of false alarm and correct detection) obtained by rough determination of range.

Подтверждение результатов точного определения дальности происходит в уменьшенном диапазоне определяемых дальностей, что повышает устойчивость рассмотренного способа.Confirmation of the results of accurate range determination occurs in a reduced range of determined ranges, which increases the stability of the considered method.

Таким образом, рассмотренный способ определения дальности до поверхности земли обладает рядом существенных преимуществ перед прототипом и аналогом.Thus, the considered method for determining the distance to the surface of the earth has a number of significant advantages over the prototype and analogue.

ЛИТЕРАТУРАLITERATURE

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника. - М.: Сов. радио, 1976. - T.1 - 456 С. (С.176-197, 309-310).1. Handbook of radar / Ed. M. Skolnik. - M .: Owls. Radio, 1976.- T.1 - 456 S. (S.176-197, 309-310).

2. Патент №2372626 РФ, МПК G01S 13/08 (2006.01). Способ определения дальности до поверхности земли / Хрусталев А.А., Кольцов Ю.В., Тюрин В.В. // Опубл. 10.11.2009. - Бюл. №31 (прототип).2. Patent No. 2372626 of the Russian Federation, IPC G01S 13/08 (2006.01). The method of determining the distance to the surface of the earth / Khrustalev A.A., Koltsov Yu.V., Tyurin V.V. // Publ. 11/10/2009. - Bull. No. 31 (prototype).

Claims (1)

Способ определения дальности до поверхности земли, заключающийся в излучении зондирующего сигнала в направлении поверхности земли, поиске и обнаружении сигнала, отраженного от поверхности земли, и слежении за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов и воздействующего на опорный сигнал, изменяя его временное положение так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю, измерении временного интервала, равного временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычислении дальности до поверхности земли по измеренному значению временной задержки, причем определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа, на первом этапе проводят поиск и обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt, на которые разбивают интервал измеряемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k, причем k>1, выполняют грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному грубому (предварительному) значению временной задержки, на втором этапе выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) определению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам, осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования и уменьшения его длительности до нуля, измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, на третьем этапе проводят подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала по всем селектирующим импульсам без изменения задержки опорного сигнала и сравнения с пороговым значением разности результатов грубого (предварительного) и точного (окончательного) определений дальности, при не превышении разности результатов определения дальности порогового значения вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, выдают точную определенную дальность, при превышении разности результатов определения дальности порогового значения прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо определенной дальности, и проводят точное измерение временного интервала, которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли, проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности, при отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли, отличающийся тем, что поиск и обнаружение отраженного сигнала осуществляют в два подэтапа, на первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N1 селектирующих импульсах, причем N1<N, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt1, причем Δt1>Δt, на которые разбивают интервал определяемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k1, причем k1≥k, выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки, на втором подэтапе проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N2 селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt2, причем Δt2=Δt1/b, где b≥4, а длительность всех временных интервалов Δt2 равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt1, с центром временного интервала, соответствующим временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала, и превышения в одном из селектирующих импульсов Δt2 порога накопления k2, причем k2<k1, выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности. The method of determining the distance to the earth’s surface, which consists in emitting a probe signal in the direction of the earth’s surface, searching for and detecting a signal reflected from the earth’s surface, and tracking the detected reflected signal by discriminating the received reflected signal and the reference signal to generate an error signal, which is a time difference positions of these signals and acting on the reference signal, changing its temporary position so that the mismatch signal tends to zero, measuring the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the time position of the reference signal, calculating the distance to the earth's surface from the measured value of the time delay, and determining the distance to the earth's surface is carried out in three stages, at the first stage, search and detection of reflected signals by accumulation of reflected signals in N selective pulses, which are partial time intervals of the same duration Δt, into which the interval is measured range ΔR, and excess in one of the selection pulses of the accumulation threshold k, where k> 1, perform a rough (preliminary) determination of the range by measuring the time interval between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflected signal was detected, and search and the detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all breeding pulses, calculate the coarse (preliminary) value of the distance to the earth's surface from the measured coarse (preliminary ohm) value of the time delay, at the second stage, set the reference signal with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the rough (preliminary) determination of the range, zero all the accumulated information for all the selection pulses, carry out accurate tracking of the detected reflected signal by discriminating the received reflected signal and reference signal to generate a mismatch signal and reduce its duration to zero, measure the time interval equal to the time delay I wait for the emitted signal and the temporary position of the reference signal, calculate the exact (final) value of the distance to the surface of the earth from the measured exact (final) value of the time delay, at the third stage, confirm the results of the accurate determination of the range by cyclically detecting the reflected signal from all the selecting pulses without changing the delay reference signal and comparison with the threshold value of the difference between the results of coarse (preliminary) and exact (final) determinations of If the difference in the results of determining the range of the threshold value is not exceeded, the exact (final) value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured exact (final) value of the time delay, an exact determined range is output, when the difference in the results of determining the range of the threshold value is exceeded, the exact range determination is stopped, set a reference signal with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last roughly determined range, and an accurate measurement of the time interval is used, which is used to calculate the exact value of the distance to the surface of the earth, confirmation of the results of the exact measurement of the time delay and the exact (final) value of the range are obtained, if there is no confirmation of the results of the accurate determination of the range, the calculated rough value of the range is given as the result of determination range to the surface of the earth, characterized in that the search and detection of the reflected signal is carried out in two sub-steps, at the first odetape search is conducted and the preliminary detection of reflected signals by accumulating the reflected signals in N 1 selects pulses, wherein N 1 <N, are partial time intervals of equal duration Δt 1, wherein Δt 1> Δt, which divide the interval defined by ΔR range and exceeding a selects one of the pulse accumulation threshold k 1, and k 1 ≥k, perform first a rough determination of the range by measuring the time interval between the emission point of the probing signal and the selecting their front the pulse in which the reflected signal was detected, and the search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all the selecting pulses, the first coarse value of the distance to the earth’s surface is calculated from the measured first coarse value of the time delay, the second sub-step carries out the final detection of the reflected signals by accumulating the reflected signals in N 2 selection pulses, which are partial time intervals of the same duration Δt 2 , and Δt 2 = Δt 1 / b, where b≥4, and the duration awn all time intervals Δt 2 equal to the duration of three partial time intervals Δt 1, with a time interval centered on a time position of the selecting pulse center which was pre-detection of the reflected signal, and the excess of one of the selecting pulse Δt 2 accumulation threshold k 2, wherein k 2 <k 1 , perform the second rough (preliminary) determination of the range by measuring the time interval between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse, in which detected the reflected signal, and the search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all the selecting pulses, the second coarse (preliminary) value of the distance to the earth’s surface is calculated from the measured second coarse (preliminary) value of the time delay, according to which the reference signal is set in the second stage, with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of the range, and which is used in the third stage as a rough (preliminary) definition of range.
RU2010108596/07A 2010-03-09 2010-03-09 Method of determining range to earth's surface RU2436116C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108596/07A RU2436116C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Method of determining range to earth's surface

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010108596/07A RU2436116C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Method of determining range to earth's surface

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010108596A RU2010108596A (en) 2011-09-20
RU2436116C1 true RU2436116C1 (en) 2011-12-10

Family

ID=44758306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010108596/07A RU2436116C1 (en) 2010-03-09 2010-03-09 Method of determining range to earth's surface

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2436116C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510043C1 (en) * 2012-11-12 2014-03-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of determining range to earth's surface
RU2550365C1 (en) * 2014-03-18 2015-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of distance determination to earth surface
RU2637817C1 (en) * 2017-02-20 2017-12-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of determining distance to earth surface
RU2685702C1 (en) * 2018-06-25 2019-04-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for determining the distance to the surface of earth
RU2717233C1 (en) * 2019-09-25 2020-03-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining range to surface of earth
RU2746521C1 (en) * 2020-05-28 2021-04-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for determining distance to earth surface

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510043C1 (en) * 2012-11-12 2014-03-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of determining range to earth's surface
RU2550365C1 (en) * 2014-03-18 2015-05-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of distance determination to earth surface
RU2637817C1 (en) * 2017-02-20 2017-12-07 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Method of determining distance to earth surface
RU2685702C1 (en) * 2018-06-25 2019-04-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for determining the distance to the surface of earth
RU2717233C1 (en) * 2019-09-25 2020-03-19 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method of determining range to surface of earth
RU2746521C1 (en) * 2020-05-28 2021-04-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") Method for determining distance to earth surface

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010108596A (en) 2011-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2436116C1 (en) Method of determining range to earth&#39;s surface
JP7382107B2 (en) Time-of-flight and code signature detection for coded ultrasound transmissions
CN104364671B (en) Distance measurement method and distance measurement element
US10962628B1 (en) Spatial temporal weighting in a SPAD detector
EP2766744B1 (en) Distance measurement methods and apparatus
US20090262330A1 (en) Optical distance measuring method and corresponding optical distance measurement device
JP2015219120A (en) Distance measuring apparatus
RU2510043C1 (en) Method of determining range to earth&#39;s surface
CN109212544B (en) Target distance detection method, device and system
RU2372626C1 (en) Method of determining distance to earth&#39;s surface
RU2550365C1 (en) Method of distance determination to earth surface
RU2518009C1 (en) Correlation method of improving velocity and range resolution for pulsed doppler systems with intrapulse coherent processing
JP2015148577A (en) Radio wave sensor and detection method
RU2746799C1 (en) Statistical method of mimic protection of an over-the-horizon surface wave radar station
RU2685702C1 (en) Method for determining the distance to the surface of earth
RU2717233C1 (en) Method of determining range to surface of earth
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2166199C2 (en) Method determining horizontal range to target by radiation of scanning radar
RU2586077C1 (en) Method of determining range to pulse jammer (versions)
RU2612201C1 (en) Method of determining distance using sonar
RU2410713C2 (en) Method of detecting range-extended target and device for realising said method
RU2515419C1 (en) Method of measuring change in course angle of probing signal source
RU2011120218A (en) METHOD FOR MAKING TRAJECTORY OBJECTIVES AND RADAR STATION FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2554321C1 (en) Device for determination of direction and distance to signal source
RU2483320C1 (en) Target recognition method and device for realising said method

Legal Events

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

Effective date: 20190310