RU2534220C1 - Apparatus for determining motion parameters of object - Google Patents
Apparatus for determining motion parameters of object Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534220C1 RU2534220C1 RU2013134774/07A RU2013134774A RU2534220C1 RU 2534220 C1 RU2534220 C1 RU 2534220C1 RU 2013134774/07 A RU2013134774/07 A RU 2013134774/07A RU 2013134774 A RU2013134774 A RU 2013134774A RU 2534220 C1 RU2534220 C1 RU 2534220C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- receiving
- input
- unit
- inputs
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации, в частности к методам восстановления траектории цели в разнесенной радиолокации.The invention relates to the field of radar, in particular to methods for restoring the path of a target in a spaced radar.
Известны различные устройства для определения параметров движения объекта в разнесенной радиолокации.Various devices are known for determining the motion parameters of an object in diversity radar.
Физическая основа работы этих устройств основана на способе, описанном в [1. см. Ширман Я.Д., Голиков В.Н., Бусыгин И.Н. и др. Под ред. Я.Д. Ширмана. Теоретические основы радиолокации, стр.321 - М.: Сов. Радио, 1970, 560 с.].The physical basis of the operation of these devices is based on the method described in [1. see Shirman Y.D., Golikov V.N., Busygin I.N. et al. Ed. POISON. Shirman. Theoretical Foundations of Radar, p. 321 - M .: Sov. Radio, 1970, 560 pp.].
Принцип действия разнесенной радиолокационной системы основан на излучении передатчиком сигнала, приеме его приемником по двум путям: прямым и после отражения целью. При этом измеряется полное (суммарное) расстояние, равное длине пути передающая позиция - цель - приемная позиция, а также углы прихода отраженного сигнала, при известной базе (кратчайшему расстоянию между передающей и приемной позициями). Суммарное расстояние определяет положение цели на поверхности эллипсоида вращения, фокусы которого находятся в точках расположения передатчика и приемника. Пересечение прямой, характеризующей направление прихода отраженного сигнала, с поверхностью эллипсоида вращения определяет положение цели в пространстве.The principle of operation of an exploded radar system is based on the radiation of the signal by the transmitter, its reception by the receiver in two ways: direct and after reflection by the target. In this case, the total (total) distance is measured, equal to the path length of the transmitting position - the target is the receiving position, as well as the angles of arrival of the reflected signal, with a known base (the shortest distance between the transmitting and receiving positions). The total distance determines the position of the target on the surface of the ellipsoid of revolution, the foci of which are located at the points of location of the transmitter and receiver. The intersection of the straight line characterizing the direction of arrival of the reflected signal with the surface of the ellipsoid of revolution determines the position of the target in space.
В (2. см. Аверьянов В.Я. Разнесенные радиолокационные станции и системы. М.: Наука и техника, 1978, стр.28,рис.11.) рассмотрено построение приемокоординатного устройства.In (2. see Averyanov V.Ya. Diversified radar stations and systems. M: Nauka i Tekhnika, 1978, p. 28, Fig. 11.) the construction of a receiving-coordinate device is considered.
Устройство состоит из антенны приемника запуска, выход которой соединен со входом приемника запуска, антенны приемника эхосигнала, выход которой соединен с приемником эхосигнала, выход которого соединен с первым входом счетно-решающего устройства, вторым входом которого является выход приемника запуска, выход счетно-решающего устройства соединен со входом индикатора.The device consists of an antenna of the start receiver, the output of which is connected to the input of the start receiver, an antenna of the echo signal receiver, the output of which is connected to the echo signal receiver, the output of which is connected to the first input of the calculating device, the second input of which is the output of the launch receiver, the output of the computer connected to the indicator input.
Отраженный от наблюдаемого объекта сигнал принимается приемником сигнала и вводится в счетно-решающее устройство вместе с информацией о направлении прихода эхосигнала. По разности времени прихода сигнала, отраженного от цели, и сигнала, распространяющегося от передатчика к приемнику, величине базы и углу между направлениями на облучатель и наблюдаемый объект счетно-решающее устройство определяет дальность до цели.The signal reflected from the observed object is received by the signal receiver and introduced into the calculating-decoding device together with information about the direction of arrival of the echo signal. From the difference in the time of arrival of the signal reflected from the target and the signal propagating from the transmitter to the receiver, the magnitude of the base and the angle between the directions to the irradiator and the observed object, the counting-resolving device determines the distance to the target.
В данном устройстве сложно реализовать процедуры когерентного накопления, а следовательно, неполно используются возможности системы в части получения потенциальной точности измерения координат цели.In this device, it is difficult to implement coherent accumulation procedures, and therefore, the capabilities of the system are not fully used in terms of obtaining the potential accuracy of measuring the coordinates of the target.
Кроме того, при нахождении цели вблизи линии базы разность моментов времени между сигналом, переотраженным целью, и сигналом, распространяющимся от передатчика к приемнику, мала, что затрудняет их разрешение. Это вызывает необходимость использования радиоимпульсов малой длительности, что усложняет конструктивное исполнение устройств генерации и приема сигналов.In addition, when the target is near the base line, the time difference between the signal reflected by the target and the signal propagating from the transmitter to the receiver is small, which makes it difficult to resolve them. This necessitates the use of short-duration radio pulses, which complicates the design of signal generation and reception devices.
Известно (3. см. патент на изобретение РФ №2124220, М. кл. G01S 13/06, опубл. 27.12.1998 г.) устройство для определения параметров движения цели, содержащее передающую позицию и находящуюся в удаленной от нее точке приемную позицию, состоящую из антенны, последовательно соединенной с приемным устройством, детектором и фильтром низких частот, выход которого соединен с входами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала и входами блока измерения доплеровской частоты, выход блока измерения направления прихода интерференционного сигнала соединен в первыми входами блока экстраполяции измеряемых параметров и блока вычисления траекторных параметров, причем один из входов блока экстраполяции измеряемых параметров соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, а другой вход - с выходом блока измерения доплеровской частоты, выход блока экстраполяции измеряемых параметров соединен со входом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы и одним из входов блока определения поверхности положения, другой вход которого соединен с выходом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы, выход блока вычисления траекторных параметров является выходом системы.It is known (3. see the patent for the invention of the Russian Federation No. 2142202, M. class G01S 13/06, publ. 12/27/1998) a device for determining the parameters of the target’s movement, containing a transmitting position and a receiving position located at a point remote from it, consisting of an antenna connected in series with a receiver, detector and low-pass filter, the output of which is connected to the inputs of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal and the inputs of the unit for measuring the Doppler frequency, the output of the block for measuring the direction of arrival of the interference signal and connected at the first inputs of the extrapolation unit of the measured parameters and the trajectory parameter calculation unit, one of the inputs of the extrapolation unit of the measured parameters is connected to the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, and the other input is the output of the unit for measuring the Doppler frequency, the output of the extrapolation unit of the measured parameters is connected with the input of the unit for calculating the time moment when the target intersects the base line and one of the inputs of the position surface determining unit, the other input of which it is the only one with the output of the block for calculating the time moment when the target intersects the base line, the output of the block for calculating the path parameters is the output of the system.
В данном устройстве блок измерения доплеровской частоты обладает малой точностью, обусловленной широкой полосой пропускания фильтра нижних частот (определяется диапазоном доплеровских частот), кроме того, в устройстве невозможно реализовать процедуру когерентного накопления, что приводит к неполному использованию возможностей системы в части получения потенциальной точности измерения координат цели.In this device, the Doppler frequency measuring unit has low accuracy, due to the wide passband of the low-pass filter (determined by the range of Doppler frequencies), in addition, the device cannot implement the coherent accumulation procedure, which leads to incomplete use of the system's capabilities in terms of obtaining the potential accuracy of coordinate measurement goals.
Известно также (4. см. патент на изобретение РФ №2133480, М. кл. G01S 3/72, G01S 7/42, опубл. 20.07.1999 г.) устройство, содержащее передающую позицию и находящуюся в удаленной от нее точке приемную позицию, состоящую из антенны, последовательно соединенной с приемным устройством, детектором и фильтром низких частот, выход которого соединен с входами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала и входами блока измерения допплеровской частоты, выход блока измерения доплеровской частоты соединен со входом блока определения поверхности положения, выход которого соединен с первым входом блока вычисления траекторных параметров, второй вход которого соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, выход блока вычисления траекторных параметров является выходом системы.It is also known (4. see the patent for the invention of the Russian Federation No. 2133480, M. class G01S 3/72, G01S 7/42, publ. 07/20/1999) a device containing a transmitting position and a receiving position located at a point remote from it consisting of an antenna connected in series with a receiving device, a detector and a low-pass filter, the output of which is connected to the inputs of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal and the inputs of the unit for measuring the Doppler frequency, the output of the unit for measuring the Doppler frequency is connected to the input of the polo surface detection unit the output of which is connected to the first input of the block for calculating the path parameters, the second input of which is connected to the output of the block for measuring the direction of arrival of the interference signal, the output of the block for calculating the path parameters is the output of the system.
В данном устройстве ограниченная точность блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, обусловленная широкой полосой спектра помехи, проходящей через фильтр нижних частот, приводит к снижению точности определения угловых координат цели, кроме того, в нем отсутствует процедура когерентного накопления.In this device, the limited accuracy of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, due to a wide band of the interference spectrum passing through the low-pass filter, reduces the accuracy of determining the angular coordinates of the target, in addition, it does not have a coherent accumulation procedure.
Кроме того, в (5. см. патент на изобретение РФ №2168740, М. кл. G01S 13/06, опубл. 10.06.2001 г.)) рассмотрено устройство для определения параметров движения цели, содержащее передающую позицию и находящуюся в удаленной от нее точке приемную позицию, состоящую из антенны, соединенной с приемным устройством, имеющим N парциальных каналов, выходы которых соединены с соответствующими входами блока измерения доплеровской частоты и блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, каждый из N парциальных каналов состоит из приемника, и содержащее также блок экстраполяции измеряемых параметров, блок вычисления момента времени пересечения целью линии базы и блок определения поверхности положения, выход которого соединен с одним из входов блока вычисления траекторных параметров, другой вход блока вычисления траекторных параметров соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, а выход является выходом всего устройства, один из входов блока экстраполяции измеряемых параметров соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, а выход - с входом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы и одним из входов блока определения поверхности положения, другой вход которого соединен с выходом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы, блока деления опорного напряжения, вход которого является одним из входов приемного устройства, а один из выходов соединен непосредственно с входом соответствующего приемника, в остальные N-1 парциальных каналов введены суммирующие устройства, один из входов которых является входов приемного устройства, а другой соединен с соответствующим выходом блока деления опорного напряжения, выход каждого суммирующего устройства соединен с соответствующим приемником, кроме того, в устройство введен блок идентификации сигналов но частоте и вычитания ложных сигналов, вход которого соединен с выходом блока измерения доплеровской частоты, а выход - с одним из входов блока экстраполяции измеряемых параметров.In addition, in (5. see the patent for the invention of the Russian Federation No. 2168740, M. class G01S 13/06, published on June 10, 2001)) a device for determining the parameters of the target’s movement, containing a transmitting position and located far from At this point, the receiving position, consisting of an antenna connected to a receiving device having N partial channels, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the Doppler frequency measuring unit and the measuring unit for the direction of arrival of the interference signal, each of the N partial channels consists of a receiver, and contains there is also a unit for extrapolating the measured parameters, a unit for calculating the instant of crossing the base line with the target and a unit for determining the position surface, the output of which is connected to one of the inputs of the unit for calculating the path parameters, another input for the unit for calculating the path parameters is connected to the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, and the output is the output of the entire device, one of the inputs of the extrapolation unit of the measured parameters is connected to the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference a signal, and the output - with the input of the unit for calculating the instant of time the target intersects the base line and one of the inputs of the position surface determining unit, the other input of which is connected to the output of the unit for calculating the instant of the target's intersection of the base line, the reference voltage division unit, whose input inputs of the receiving device, and one of the outputs is connected directly to the input of the corresponding receiver, summing devices are introduced into the remaining N-1 partial channels, one of the inputs of which is an input s of the receiving device, and the other is connected to the corresponding output of the reference voltage division unit, the output of each summing device is connected to the corresponding receiver, in addition, a signal identification and frequency and false signal subtraction unit is introduced into the device, the input of which is connected to the output of the Doppler frequency measurement unit, and the output is with one of the inputs of the extrapolation unit of the measured parameters.
В данном устройстве из-за невозможности реализации когерентного накопления каждый парциальный канал обладает ограниченной точностью.In this device, due to the impossibility of implementing coherent accumulation, each partial channel has limited accuracy.
Известно также (6. см. патент на полезную модель РФ №107370, М. кл. G01S 13/06, опубл. 10.08.2011 г.) устройство для определения параметров движения цели, содержащее передающую позицию, состоящую из передатчика и передающей антенны и находящуюся в удаленной от нее точке, приемную позицию, состоящую из приемной антенны, двух цепей, включающих в себя последовательно соединенные приемник, детектор и фильтр нижних частот, при этом выходы фильтров нижних частот первой и второй цепей соединены соответственно с первым и вторым входами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока вычисления траекторных параметров, выход которого является выходом устройства, а также первого блока измерения доплеровской частоты, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот первой цепи, а первый выход приемной антенны соединен с входом приемника первой цепи, передающая позиция содержит последовательно соединенные второй передатчик и блок суммирования, второй вход которого соединен с выходом первого передатчика, а выход соединен с входом передающей антенны, приемная позиция дополнительно содержит блок разделения, вход которого соединен со вторым выходом приемной антенны, а его первый выход соединен с входом приемника второй цепи, третью цепь, состоящую из последовательно соединенных приемника, детектора и фильтра нижних частот, причем вход приемника третьей цепи соединен со вторым выходом блока разделения, последовательно соединенные измеритель разности фаз, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходами фильтров нижних частот второй и третьей цепей, и блок оценки суммарной дальности, выход которого соединен со вторым входом блока вычисления траекторных параметров, последовательно соединенные второй блок измерения доплеровской частоты, вход которого соединен с выходом фильтра нижних частот третьей цепи, и блок оценки скорости изменения направления прихода интерференционного сигнала, второй вход которого соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, третий вход соединен с выходом первого блока измерения доплеровской частоты, а выход подключен к третьему входу блока вычисления траекторных параметров, к четвертому входу которого подключен выход блока масштабирования, вход которого соединен с выходом первого блока измерения доплеровской частоты.It is also known (6. see patent for utility model of the Russian Federation No. 107370, M. class G01S 13/06, publ. 08/10/2011) a device for determining the parameters of the target’s movement, containing a transmitting position consisting of a transmitter and a transmitting antenna and located at a point remote from it, the receiving position, consisting of a receiving antenna, two circuits, including a receiver, detector and a low-pass filter connected in series, while the outputs of the low-pass filters of the first and second circuits are connected respectively to the first and second inputs of the measurement unit directions I receive an interference signal whose output is connected to the first input of the trajectory parameter calculation unit, the output of which is the output of the device, as well as the first Doppler frequency measurement unit, the input of which is connected to the low-pass filter output of the first circuit, and the first output of the receiving antenna is connected to the receiver input the first circuit, the transmitting position contains a second transmitter and a summing unit connected in series, the second input of which is connected to the output of the first transmitter, and the output is connected to the input transmitting antenna, the receiving position further comprises a separation unit, the input of which is connected to the second output of the receiving antenna, and its first output is connected to the input of the receiver of the second circuit, a third circuit consisting of a receiver, detector and low-pass filter connected in series, the input of the receiver of the third circuit connected to the second output of the separation unit, a phase difference meter connected in series, the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the low-pass filters of the second and third circuit drink, and the total range estimation unit, the output of which is connected to the second input of the trajectory parameter calculation unit, the second Doppler frequency measurement unit, the input of which is connected to the output of the low-pass filter of the third circuit, and the unit for estimating the rate of change of the arrival direction of the interference signal, the second input which is connected to the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, the third input is connected to the output of the first unit for measuring the Doppler frequency, and the output is sub It is connected to the third input of the block for calculating the trajectory parameters, the fourth input of which is connected to the output of the scaling unit, the input of which is connected to the output of the first block for measuring the Doppler frequency.
Данное устройство имеет ограничения по получению высокой точности измерения как доплеровской частоты, так и углового положения цели вследствие невозможности сужения полосы пропускания фильтра нижних частот (определяется диапазоном доплеровских частот) и невозможности реализации процедуры когерентного накопления.This device has limitations on obtaining high accuracy of measuring both the Doppler frequency and the angular position of the target due to the impossibility of narrowing the passband of the low-pass filter (determined by the range of Doppler frequencies) and the inability to implement the coherent accumulation procedure.
Известно также устройство (7. см. патент на полезную модель РФ №109869, М. кл. G01S 3/46, опубл. 27.10.2011 г.) для определения параметров движения цели, содержащее передающую позицию, состоящую из последовательно соединенных передатчика и антенны, и в удаленной от нее точке приемную позицию, которая состоит из антенны приемной позиции, имеющей N выходов, каждый из которых, кроме центрального, соединен с одним из входов соответствующего суммирующего устройства, выход которого соединен с соответствующим приемником, а центральный выход антенны соединен с блоком деления опорного напряжения, один из выходов которого соединен непосредственно с входом приемника центрального парциального канала, а остальные N-1 выходов соединены со вторыми входами суммирующих устройств соответствующих парциальных каналов, блока определения азимутального положения диаграммы направленности антенны передающей позиции, вход которого подключен ко второму выходу приемника центрального парциального канала, а выход подключен ко второму входу блока вычисления траекторных параметров, при этом передатчик передающей позиции содержит последовательно соединенные блок синхронизации, синтезатор частоты, усилитель мощности и блок управления лучом, второй вход которого соединен со вторым выходом блока синхронизации, а выход соединен с входом передающей антенны, при этом выходы приемника каждого из парциальных каналов раздельно соединены с соответствующими входами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока вычисления траекторных параметров, выход которого является выходом всего устройства.A device is also known (7. see the patent for a utility model of the Russian Federation No. 109869, M. class G01S 3/46, publ. 10/27/2011) for determining the motion parameters of the target, containing a transmitting position, consisting of a series-connected transmitter and antenna , and at a point remote from it, the receiving position, which consists of the antenna of the receiving position, having N outputs, each of which, except for the central one, is connected to one of the inputs of the corresponding summing device, the output of which is connected to the corresponding receiver, and the central output of the antenna is connected to b a reference voltage dividing locomotive, one of the outputs of which is connected directly to the input of the receiver of the central partial channel, and the remaining N-1 outputs are connected to the second inputs of the summing devices of the corresponding partial channels, the azimuthal position determination unit of the antenna pattern of the transmitting position, the input of which is connected to the second output the receiver of the central partial channel, and the output is connected to the second input of the block for calculating the trajectory parameters, while the transmitter is transmitting its position contains in series a synchronization unit, a frequency synthesizer, a power amplifier and a beam control unit, the second input of which is connected to the second output of the synchronization unit, and the output is connected to the input of the transmitting antenna, while the outputs of the receiver of each of the partial channels are separately connected to the corresponding inputs of the unit measuring the direction of arrival of the interference signal, the output of which is connected to the first input of the block for calculating the trajectory parameters, the output of which is the output of the whole triplets.
Данное устройство также не позволяет полностью использовать возможности системы в части получения потенциальной точности измерения координат цели вследствие отсутствия процедуры когерентного накопления.This device also does not allow full use of the capabilities of the system in terms of obtaining the potential accuracy of measuring the coordinates of the target due to the lack of a coherent accumulation procedure.
Известно устройство (8. см. патент на изобретение РФ №2154840, М. кл. G01S 13/06, опубл. 20.08.2000 г.) для определения параметров движения объекта, содержащее передающую позицию и в удаленной от нее точке приемную позицию, состоящую из антенны, соединенной с приемным устройством, выход которого соединен со входами блока измерения доплеровской частоты и входами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, блока экстраполяции измеряемых параметров, один вход которого соединен с выходом блока измерения доплеровской частоты, второй вход - с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, а выход соединен со входом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы, блока определения поверхности положения, соединенного одним своим входом с выходом блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы, вторым - с выходом блока экстраполяции измеряемых параметров, а выходом - с одним из входов блока вычисления траекторных параметров, другой вход которого соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, блока определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала и блок конечного вычисления траекторных параметров, причем один вход блока определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала соединен с выходом блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, второй вход - с выходом блока измерения доплеровской частоты, а выход соединен с одним из четырех входов блока конечного вычисления траекторных параметров, другие три входа которого раздельно соединены с выходами блока измерения направления прихода интерференционного сигнала, блока измерения доплеровской частоты и блока вычисления траекторных параметров, при этом выходом всего устройства является выход блока конечного вычисления траекторных параметров.A device is known (8. see the patent for the invention of the Russian Federation No. 2154840, M. class G01S 13/06, publ. 08/20/2000) for determining the parameters of the movement of an object containing a transmitting position and at a remote point receiving position, consisting from an antenna connected to a receiving device, the output of which is connected to the inputs of the unit for measuring the Doppler frequency and inputs of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, the extrapolation unit of the measured parameters, one input of which is connected to the output of the unit for measuring the Doppler frequency, the second input d - with the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, and the output is connected to the input of the unit for calculating the instant of crossing the target of the base line, the unit for determining the position surface connected with one input to the output of the unit for calculating the instant of crossing the target of the base line, and the second with the output of the block extrapolation of the measured parameters, and the output with one of the inputs of the block for calculating the path parameters, the other input of which is connected to the output of the block for measuring the direction of arrival of interference about the signal, the unit for determining the statistical characteristics of errors in measuring the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal and the unit for the final calculation of the trajectory parameters, and one input of the unit for determining the statistical characteristics of errors in measuring the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal is connected to the output of the unit for measuring the direction of arrival of the interference signal, the second the input is with the output of the Doppler frequency measuring unit, and the output is connected to one of four inputs of the block for the final calculation of the trajectory parameters, the other three inputs of which are separately connected to the outputs of the block for measuring the direction of arrival of the interference signal, the block for measuring the Doppler frequency and the block for calculating the path parameters, while the output of the entire device is the output of the block for the final calculation of the path parameters.
Данное устройство выбрано в качестве прототипа.This device is selected as a prototype.
В прототипе не полно используются возможности системы в части получения потенциальной точности измерения координат цели, что обусловлено отсутствием возможности организации процедуры когерентного накопления отраженного целью сигнала в течение всего времени наблюдения.The prototype does not fully utilize the capabilities of the system in terms of obtaining the potential accuracy of measuring the coordinates of the target, which is due to the lack of the possibility of organizing the procedure for coherent accumulation of the reflected signal by the target during the entire observation time.
Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности оценки координат цели за счет реализации процедуры когерентного накопления.Achievable technical result of the invention is to increase the accuracy of estimating the coordinates of the target due to the implementation of the coherent accumulation procedure.
Для достижения вышеуказанного результата устройство для определения параметров движения объекта, содержащее передающую позицию и в удаленной от нее точке приемную позицию, состоящую из антенны, соединенной со входом двухканального приемного устройства, выходы которого подключены к соответствующим входам измерителя направления прихода интерференционного сигнала, последовательно соединенных измерителя доплеровской частоты, блока экстраполяции измеряемых параметров, блока вычисления момента времени пересечения целью линии базы, блока определения поверхности положения и блока вычисления траекторных параметров, а также блока определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала, выходом связанного со входом блока конечного вычисления траекторных параметров, выход которого является выходом приемной позиции, при этом выход измерителя направления прихода интерференционного сигнала соединен со вторыми входами блока экстраполяции измеряемых параметров, блока вычисления траекторных параметров, блока конечного вычисления траекторных параметров, выход блока экстраполяции измеряемых параметров соединен со вторым входом блока определения поверхности положения, второй выход блока вычисления траекторных параметров соединен с третьим входом блока конечного вычисления траекторных параметров, выход которого является выходом всего устройства, отличается тем, что передающая позиция содержит передающие антенны горизонтальной и вертикальной поляризации, входом соединенные с выходом передающего устройства, в приемной позиции антенна состоит из приемных антенн горизонтальной и вертикальной поляризации, приемное устройство содержит помимо первого и второго приемных трактов основных каналов приемный тракт дополнительного канала, блок формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН), первый и второй фазовые детекторы, измеритель разности фаз, первый и второй интеграторы, выходы которых являются выходами приемного устройства приемной позиции, и фазовращатель, при этом выход приемной антенны горизонтальной поляризации связан со входом приемного тракта дополнительного капала, выход приемной антенны вертикальной поляризации соединен со входами первого и второго приемных трактов основных каналов, выходы которых подключены ко входам первого и второго фазовых детекторов соответственно, и к первому и второму входам БФФОН соответственно, первый выход которого подключен ко второму входу первого фазового детектора, выход второго приемного тракта основного канала соединен также с первым входом измерителя разности фаз, ко второму входу которого подключен выход фазовращателя, вход которого соединен со вторым входом второго фазового детектора и вторым выходом БФФОН, третий вход которого соединен с выходом приемного тракта дополнительного канала, выходы первого и второго фазовых детекторов подключены соответственно ко входам первого и второго интеграторов, выходы которых являются выходами приемного устройства приемной позиции, выход измерителя направления прихода интерференционного сигнала дополнительно соединен с третьим входом блока определения поверхности положения, а второй выход измерителя доплеровской частоты подключен к четвертому входу блока конечного вычисления траекторных параметров.To achieve the above result, a device for determining the parameters of the object’s movement, comprising a transmitting position and at a point remote from it, a receiving position consisting of an antenna connected to the input of a two-channel receiving device, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the interference signal arrival direction meter, connected to the Doppler meter frequency, extrapolation unit of the measured parameters, unit for calculating the instant of time when the target intersects the base line, bl an eye for determining the position surface and the block for calculating the trajectory parameters, as well as the block for determining the statistical characteristics of errors in measuring the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal, the output associated with the input of the block for the final calculation of the trajectory parameters, the output of which is the output of the receiving position, while the output of the measuring instrument of the direction of arrival of the interference the signal is connected to the second inputs of the extrapolation unit of the measured parameters, the trajectory pair calculation unit meters, the block for the final calculation of the trajectory parameters, the output of the block for the extrapolation of the measured parameters is connected to the second input of the block for determining the position surface, the second output of the block for calculating the path parameters is connected to the third input of the block for the final calculation of the path parameters, the output of which is the output of the entire device, characterized in that the position contains transmitting antennas of horizontal and vertical polarization, connected in input to the output of the transmitting device, in the receiving position the antenna consists of receiving antennas of horizontal and vertical polarization, the receiving device contains, in addition to the first and second receiving paths of the main channels, an additional channel receiving path, a phased reference voltage generation unit (BFF), the first and second phase detectors, a phase difference meter, the first and second integrators, the outputs of which are the outputs of the receiving device of the receiving position, and a phase shifter, while the output of the receiving antenna of horizontal polarization is connected to the input of the receiving path d additional drip, the output of the receiving antenna of vertical polarization is connected to the inputs of the first and second receiving paths of the main channels, the outputs of which are connected to the inputs of the first and second phase detectors, respectively, and to the first and second inputs of the BFFON, respectively, the first output of which is connected to the second input of the first phase detector , the output of the second receiving path of the main channel is also connected to the first input of the phase difference meter, to the second input of which the output of the phase shifter is connected, the input of which is it is single with the second input of the second phase detector and the second output of the BFFON, the third input of which is connected to the output path of the additional channel, the outputs of the first and second phase detectors are connected respectively to the inputs of the first and second integrators, the outputs of which are the outputs of the receiver of the receiving position, the output of the direction meter the arrival of the interference signal is additionally connected to the third input of the position surface determining unit, and the second output of the Doppler frequency meter Keys to the fourth input of the final calculation of the trajectory of the parameter block.
При этом блок формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН) состоит из параллельно соединенных первого и второго фазоизмерителей, первые входы которых являются входами для подключения выходов первого и второго приемных трактов основных каналов соответственно, первого и второго ключей, первого и второго запоминающих устройств, первого и второго управляемых фазовращателей, мультивибратора, выход которого соединен со вторыми входами первого и второго ключей и первого и второго запоминающих устройств, вторые входы первого и второго фазоизмерителей и первого и второго управляемых фазовращателей являются входами для подключения выхода приемного тракта дополнительного канала, а выходы первого и второго управляемых фазовращателей являются первым и вторым выходами БФФОН соответственно.In this case, the phased reference voltage generating unit (BFFON) consists of parallel connected first and second phase meters, the first inputs of which are inputs for connecting the outputs of the first and second receiving paths of the main channels, respectively, the first and second keys, the first and second memory devices, the first and second controlled phase shifters, a multivibrator, the output of which is connected to the second inputs of the first and second keys and the first and second storage devices, the second inputs of the first and second The first phase meters and the first and second controlled phase shifters are inputs for connecting the output path of the additional channel, and the outputs of the first and second controlled phase shifters are the first and second outputs of the BFFON, respectively.
Достижение технического результата обеспечивается указанными отличиями путем периодического изменения фазы опорного сигнала таким образом, чтобы обеспечивалась синфазность (когерентность) опорного сигнала и сигнала от цели в течение всего времени наблюдения за целью. Вследствие этого амплитудное детектирование сигнала (осуществляемое в прототипе) оказалось возможным заменить на синхронное детектирование, осуществляемое в фазовых детекторах 6.1 и 6.2, обеспечивающих работу измерителя направления прихода сигнала 9, и в измерителе разности фаз 6.3, обеспечивающего работу измерителя доплеровской частоты 10. Синхронный детектор обладает высокой частотной избирательностью.The achievement of the technical result is ensured by the indicated differences by periodically changing the phase of the reference signal so as to ensure that the reference signal and the signal from the target are in phase (coherence) during the entire time the target is monitored. As a result, the amplitude detection of the signal (carried out in the prototype) turned out to be possible to replace with synchronous detection, which is carried out in phase detectors 6.1 and 6.2, which ensure the operation of the meter for the direction of arrival of
Выделение сигнала из шума происходит за счет высокой частотной избирательности синхронного детектора и последующего интегрирования сигнала в интеграторах 7.1 и 7.2. [9. Степанов А.В. Синхронный детектор. Описание задачи. МГУ им. М.В. Ломоносова, Физический факультет. Практикум кафедры физики колебаний. Электронный ресурс .msu.ru/mediawiki/upload/c/cc/Sync_detector.doc режим доступа свободный с экрана]The signal is extracted from noise due to the high frequency selectivity of the synchronous detector and the subsequent integration of the signal in integrators 7.1 and 7.2. [9. Stepanov A.V. Synchronous detector. Description of the task. Moscow State University M.V. Lomonosov, Faculty of Physics. Workshop of the Department of Physics of Oscillations. Electronic resource .msu.ru / mediawiki / upload / c / cc / Sync_detector.doc access mode free from the screen]
На чертежах, прилагаемых к описанию, приведены:In the drawings attached to the description, are given:
на фиг.1 - структурная схема прототипа;figure 1 is a structural diagram of a prototype;
на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства;figure 2 is a structural diagram of the proposed device;
на фиг.3 - схема блока формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН);figure 3 is a block diagram of the formation of phased reference voltages (BFF);
на фиг.4 приведена геометрия задачи бистатической локации;figure 4 shows the geometry of the problem of bistatic location;
на фиг.5 приведены результаты моделирования отношения среднеквадратических ошибок (СКО) определения дальности относительно приемной позиции для прототипа и заявляемого устройства.figure 5 shows the results of modeling the ratio of standard errors (RMS) of determining the range relative to the receiving position for the prototype and the claimed device.
Устройство определения параметров движения целей содержит (фиг.2):A device for determining the parameters of the movement of targets contains (figure 2):
1 - передающее устройство (ПРД);1 - transmitting device (PRD);
2.1 - передающая антенна вертикальной поляризации;2.1 - transmitting antenna vertical polarization;
2.2 - передающая антенна горизонтальной поляризации;2.2 - transmitting antenna of horizontal polarization;
3.1 - приемная антенна вертикальной поляризации;3.1 - receiving antenna of vertical polarization;
3.2 - приемная антенна горизонтальной поляризации;3.2 - receiving antenna of horizontal polarization;
4.1. - первый приемный тракт основного канала (ПР 4.1);4.1. - the first receiving path of the main channel (PR 4.1);
4.2. - второй приемный тракт основного канала (ПР 4.2);4.2. - the second receiving path of the main channel (PR 4.2);
4.3. - приемный тракт дополнительного канала (ПР 4.3);4.3. - receiving path of the additional channel (PR 4.3);
5 - блок формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН);5 - a block for the formation of phased reference voltages (BFF);
6.1 - первый фазовый детектор (ФД 6.1);6.1 - the first phase detector (PD 6.1);
6.2 - второй фазовый детектор (ФД 6.2);6.2 - second phase detector (PD 6.2);
6.3 - измеритель разности фаз (ИФ 6.3);6.3 - phase difference meter (IF 6.3);
7.1 - первый интегратор;7.1 - the first integrator;
7.2. - второй интегратор;7.2. - second integrator;
8 - фазовращатель;8 - phase shifter;
9 - измеритель направления прихода интерференционного сигнала (ИНП);9 - a measure of the direction of arrival of the interference signal (SIP);
10 - измеритель доплеровской частоты (ИЗМ);10 - Doppler frequency meter (ISM);
11 - блок экстраполяции измеряемых параметров (зависимостей частоты Доплера и угловой координаты цели от времени);11 - block extrapolation of the measured parameters (the dependence of the Doppler frequency and the angular coordinate of the target on time);
12 - блок вычисления момента времени пересечения целью линии базы;12 is a unit for calculating the time point when the target intersects the base line
13 - блок определения поверхности положения;13 - block determining the position surface;
14 - блок вычисления траекторных параметров;14 - block calculating the path parameters;
15 - блок определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала;15 is a block for determining the statistical characteristics of measurement errors of the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal;
16 - блок конечного вычисления траекторных параметров.16 - block final calculation of trajectory parameters.
При этом антенны вертикальной 2.1 и горизонтальной 2.2 поляризации передающей позиции входом соединены с выходом передающего устройства 1, при этом выход приемной антенны 3.2 горизонтальной поляризации связан со входом приемного тракта 4.3 дополнительного канала, выход приемной антенны 3.1 вертикальной поляризации соединен со входами первого 4.1 и второго 4.2 приемных трактов основных каналов, при этом выход приемной антенны 3.2 горизонтальной поляризации связан со входом приемного тракта 4.3 дополнительного канала, выход приемной антенны 3.1 вертикальной поляризации соединен со входами первого 4.1 и второго 4.2 приемных трактов основных каналов, выходы которых подключены ко входам первого 6.1 и второго 6.2 фазовых детекторов соответственно, и к первому и второму входам БФФОН 5 соответственно, первый выход которого подключен ко второму входу первого разового детектора 6.1, выход второго приемного тракта 4.2 основного канала соединен также с первым входом измерителя 6.3 разности фаз, ко второму входу которого подключен выход фазовращателя 8, вход которого соединен со вторым входом второго фазового детектора 6.2 и вторым выходом БФФОН 5, третий вход которого соединен с выходом приемного тракта 4.3 дополнительного канала, выходы первого и второго фазовых детекторов 6.1 и 6,2 подключены соответственно ко входам первого 7.1 и второго 7.2 интеграторов, выходы которых являются выходами приемного устройства приемной позиции, подключенными к соответствующим входам измерителя 9 направления прихода интерференционного сигнала, выход которого соединен с третьим входом блока 13 определения поверхности положения, со вторыми входами блока 11 экстраполяции измеряемых параметров, блока 14 вычисления траекторных параметров и блока 16 конечного вычисления траекторных параметров, выход измерителя 6.3 разности фаз соединен со входом измерителя 10 доплеровской частоты, первый выход которого подключен к первому входу блока 11 экстраполяции измеряемых параметров, а второй выход - ко второму входу блока 15 определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала и четвертому входу блока 16 конечного вычисления траекторных параметров, выход блока 11 экстраполяции измеряемых параметров соединен со входом блока 12 вычисления момента времени пересечения целью линии базы и вторым входом блока 13 определения поверхности положения, первый вход которого соединен с выходом блока 12 вычисления момента времени пересечения целью линии базы, выход блока 13 определения поверхности положения подключен к первому входу блока 14 вычисления траекторных параметров, первый выход которого соединен с первым входом блока 15 определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала, выход которого соединен с первым входом блока 16 конечного вычисления траекторных параметров, а второй выход блока 14 вычисления траекторных параметров подключен к третьему входу блока 16 конечного вычисления траекторных параметров, выход которого является выходом всего устройства.Moreover, the antennas of vertical 2.1 and horizontal 2.2 polarization of the transmitting position are connected by an input to the output of the transmitting device 1, while the output of the receiving antenna 3.2 of horizontal polarization is connected to the input of the receiving path 4.3 of the additional channel, the output of the receiving antenna 3.1 of vertical polarization is connected to the inputs of the first 4.1 and 4.2 receiving paths of the main channels, while the output of the receiving antenna 3.2 of horizontal polarization is connected with the input of the receiving path 4.3 of the additional channel, the output of the receiving antenna is 3.1 vert of polar polarization is connected to the inputs of the first 4.1 and second 4.2 receiving paths of the main channels, the outputs of which are connected to the inputs of the first 6.1 and second 6.2 phase detectors, respectively, and to the first and second inputs of the BFFON 5, respectively, the first output of which is connected to the second input of the first single detector 6.1 , the output of the second receiving path 4.2 of the main channel is also connected to the first input of the phase difference meter 6.3, the second input of which is connected to the output of the phase shifter 8, the input of which is connected to the second input of the second phase a detector 6.2 and a second output of BFFON 5, the third input of which is connected to the output of the receiving path 4.3 of the additional channel, the outputs of the first and second phase detectors 6.1 and 6.2 are connected respectively to the inputs of the first 7.1 and second 7.2 integrators, the outputs of which are the outputs of the receiving device positions connected to the corresponding inputs of the measuring instrument 9 of the direction of arrival of the interference signal, the output of which is connected to the third input of the position surface determining unit 13, with the second inputs of the ext interpolation of the measured parameters, the trajectory parameter calculation unit 14 and the trajectory parameter final calculation unit 16, the output of the phase difference meter 6.3 is connected to the input of the Doppler frequency meter 10, the first output of which is connected to the first input of the measured parameters extrapolation unit 11, and the second output to the second input unit 15 for determining the statistical characteristics of errors in measuring the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal and the fourth input of block 16 of the final calculation trajectory of the parameters, the output of the measured parameter extrapolation unit 11 is connected to the input of the unit 12 for calculating the time moment of crossing the target line base and the second input of the position surface determining unit 13, the first input of which is connected to the output of the unit 12 for calculating the time moment for the target crossing the base line, the output of the determination unit 13 the position surface is connected to the first input of the trajectory parameter calculation unit 14, the first output of which is connected to the first input of the measurement error statistical characteristics determination unit 15 the determination of the Doppler frequency and the direction of arrival of the interference signal, the output of which is connected to the first input of the trajectory parameter calculation final block 16, and the second output of the trajectory parameter calculation block 14 is connected to the third input of the trajectory parameter final calculation block 16, the output of which is the output of the entire device.
Блок формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН) содержит согласно фиг.3:The unit for the formation of phased reference voltages (BFF) contains according to figure 3:
17.1 - первый фазоизмеритель;17.1 - the first phase meter;
17.2 - второй фазоизмеритель;17.2 - second phase meter;
18.1 - первый ключ;18.1 - the first key;
18.2 - второй ключ;18.2 - the second key;
19.1 - первое запоминающее устройство;19.1 - the first storage device;
19.2 - второе запоминающее устройство;19.2 - second storage device;
20.1 - первый управляемый фазовращатель;20.1 - the first controlled phase shifter;
20.2 - второй управляемый фазовращатель;20.2 - the second controlled phase shifter;
21 - мультивибратор.21 - multivibrator.
При этом первый 17.1 и второй 17.2 фазоизмерители параллельно соединены и их первые входы являются входами для подключения выходов первого 4.1 и второго 4.2 приемных трактов основных каналов соответственно, выход мультивибратора 21, соединен со вторыми входами первого 18.1 и второго 18.2 ключей и первого 19.1 и второго 19.2 запоминающих устройств, вторые входы первого 17.1 и второго 17.2 фазоизмерителей и первого 20.1 и второго 20.2 управляемых фазовращателей являются входами для подключения выхода приемного тракта 4.3 дополнительного канала, а выходы первого 20.1 и второго 20.2 управляемых фазовращателей являются первым и вторым выходами БФФОН 5 соответственно. Рассмотрим работу устройства в соответствии с фиг.2. Передающее устройство (ПРД) 1 генерирует монохроматическое колебание вида:The first 17.1 and second 17.2 phase meters are connected in parallel and their first inputs are inputs for connecting the outputs of the first 4.1 and second 4.2 receiving paths of the main channels, respectively, the output of the
где:Where:
АП - амплитуда зондирующего сигнала;And P is the amplitude of the probe signal;
ω0=2πf0 - несущая частота;ω 0 = 2πf 0 is the carrier frequency;
φ0 - начальная фаза колебания.φ 0 - the initial phase of the oscillation.
Посредством передающей антенны вертикальной поляризации (АНТ) 2.1 данный сигнал канализируется от передающего устройства (ПРД) 1 в пространство.By means of a vertical polarization transmitting antenna (ANT) 2.1, this signal is channelized from a transmitting device (transmitting device) 1 into space.
Этот же сигнал посредством передающей антенны горизонтальной поляризации (АНТ) 2.2 излучается в направлении линии базы.The same signal is transmitted through the horizontal polarization transmitting antenna (ANT) 2.2 in the direction of the base line.
Принятый приемной антенной вертикальной поляризации (АНТ 3.1) нереотраженный целью сигнал с выхода первого приемного и второго приемного тракта основного канала (ПР 4.1) и (ПР 4.2) приемников представим как:;The received signal from the vertical polarization receiving antenna (ANT 3.1), which is not reflected by the target, from the output of the first receiving and second receiving paths of the main channel (PR 4.1) and (PR 4.2) receivers is represented as :;
где:Where:
RΣ0 - суммарная дальность, передающая позиция - цель - приемная позиция на момент начала измерения (см. фиг.4);R Σ0 - total range, transmitting position - target - receiving position at the time of the start of measurement (see figure 4);
RΣ - скорость изменения суммарной дальности;R Σ is the rate of change of the total range;
φотр - скачок фазы при отражении от цели;φ neg - phase jump upon reflection from the target;
Δφ - набег фазы, обусловленный разностью хода волн между облучателями приемной антенны.Δφ is the phase shift due to the difference in the wave path between the irradiators of the receiving antenna.
Опорный сигнал, принятый приемной антенной горизонтальной поляризации (АНТ 3.2), представим как:The reference signal received by the horizontal polarization receiving antenna (ANT 3.2) is represented as:
где: L - база между РЛС.where: L is the base between the radar.
Отраженные сигналы с выходов приемных каналов 4.1-4.3. поступают на первый второй и третий входы блока 5 формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН), который выполняет следующие операции:The reflected signals from the outputs of the receiving channels 4.1-4.3. arrive at the first second and third inputs of the
1. измерение фазового сдвига Δψ1 между сигналами UC1(t) и UОП(t);1. measurement of the phase shift Δψ 1 between the signals U C1 (t) and U OP (t);
2. сдвиг по фазе опорного сигнала
3. измерение фазового сдвига Δψ2 между сигналами UC2(t) и UОП(t);3. measurement of the phase shift Δψ 2 between the signals U C2 (t) and U OP (t);
4. сдвиг по фазе опорного сигнала
где: AОП1, AОП2 - амплитуды опорного напряжения, формируемые на первом и втором выходах БФФОН соответственно.where: A OP1 , A OP2 are the amplitudes of the reference voltage generated at the first and second outputs of the BFFON, respectively.
Опорные напряжения (7) и (8) подаются на вторые входы фазовых детекторов ФД 6.1 и ФД 6.2. соответственно. Поскольку фазирование осуществляется с периодом Т, меньшем времени корреляции полезного сигнала, то полезный сигнал на интервале Т можно считать гармоническим колебанием и постоянные составляющие напряжений на выходах ФД 6.1 и ФД 6.2 соответственно определим соотношениями:The reference voltages (7) and (8) are applied to the second inputs of the phase detectors PD 6.1 and PD 6.2. respectively. Since phasing is carried out with a period T shorter than the correlation time of the useful signal, the useful signal in the interval T can be considered harmonic oscillation and the constant components of the voltages at the outputs of FD 6.1 and FD 6.2 are respectively determined by the relations:
поскольку период коррекции фазы T много больше периода несущей частоты сигнала, то можно считать, чтоsince the phase correction period T is much larger than the period of the carrier frequency of the signal, we can assume that
иand
Оба эти соотношения определяют величины постоянных составляющих гармонических функций на интервале времени T. Поскольку T много больше, чем длительности периодов приведенных функций, то постоянные составляющие их приблизительно равны нулю. Если T=K/fc+fo, т.е. усреднение производится по К целым периодам, то постоянная составляющая точно равна нулю.Both of these relations determine the values of the constant components of harmonic functions on the time interval T. Since T is much larger than the durations of the periods of the reduced functions, their constant components are approximately equal to zero. If T = K / fc + fo, i.e. averaging is performed over K whole periods, then the constant component is exactly equal to zero.
Учитывая равенство амплитуд опорных сигналов на обоих выходах блока 5, получим:Given the equality of the amplitudes of the reference signals at both outputs of
где:
Поскольку функция типа
С выходом фазовых детекторов ФД 6.1 и ФД 6.2. напряжения (9) и (10) поступают на входы интеграторов ИНТ 7.1 и ИНТ 7.2, где и осуществляется накопление по ряду периодов фазирования T в течение всего времени обработки сигнала, при этом амплитудные соотношения Ac1 и Ac2 сохраняются, что позволяет в 1 измерителе 9 направления прихода интерференционного сигнала (ИНП) измерить азимут цели амплитудным методом. Но в отличие от прототипа отношение сигнал/шум на первом и втором входах ИНП 9 будет выше за счет процедуры когерентного накопления за ряд периодов фазирования Т, которое осуществляется в течение всего времени нахождения цели в пределах диаграммы направленности.With the release of phase detectors PD 6.1 and PD 6.2. voltages (9) and (10) are supplied to the inputs of the integrators INT 7.1 and INT 7.2, where they accumulate over a number of phasing periods T during the entire processing time of the signal, while the amplitude ratios A c1 and A c2 are stored, which allows 1
Потенциальные точности определения угловой координаты и частоты Доплера подчинены зависимостям [1. см. Ширман Я.Д., Голиков В.Н., Бусыгин И.Н. и др. Под ред. Я.Д. Ширмана. Теоретические основы радиолокации, стр.290, формула 4. - М.: Сов. Радио, 1970, 560 с.], и [10. см. Тузов Г.И. Выделение и обработка доплеровской информации. М.: Советское радио, 1967 г., 255 с.]:The potential accuracy of determining the angular coordinate and Doppler frequency are subordinate to the dependencies [1. see Shirman Y.D., Golikov V.N., Busygin I.N. et al. Ed. POISON. Shirman. Theoretical Foundations of Radar, p. 290, formula 4. - M .: Sov. Radio, 1970, 560 pp.], And [10. see Aces G.I. Isolation and processing of Doppler information. M .: Soviet radio, 1967, 255 pp.]:
где θ0,5β - ширина ДНА антенны по уровню половинной мощности; TKH - время измерения (время когерентного накопления).where θ 0,5β is the bottom width of the antenna at half power level; T KH - measurement time (coherent accumulation time).
Точность измерения доплеровской частоты в данных системах важна, поскольку используется для измерения суммарной дальности способом, рассмотренным, например, в (8. см. патент на изобретение РФ №2154840, М. кл. G01S 13/06, опубл. 20.08.2000 г.).The accuracy of measuring the Doppler frequency in these systems is important because it is used to measure the total range by the method considered, for example, in (8. see patent for the invention of the Russian Federation No. 2154840, M. class G01S 13/06, published on 08/20/2000 )
В случае монохроматического зондирующего сигнала отношение сигнал/шум q по мощности на выходе когерентного накопителя (узкополосного фильтра - интегратора) равно [11. см. Охрименко А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба / А.Е. Охрименко. стр.234 формула (11.12). - М.: Воениздат, 1983. - 449 с.]:In the case of a monochromatic probe signal, the signal-to-noise ratio q in power at the output of a coherent storage device (narrow-band filter-integrator) is [11. see Okhrimenko A.E. Fundamentals of radar and electronic warfare / A.E. Ohrimenko. p.234 formula (11.12). - M.: Military Publishing, 1983. - 449 p.]:
где N0Σ - спектральная плотность мощности шумов; ΔFФ - полоса пропускания фильтра; ΔfC - ширина спектра сигнала; TH - время когерентного накопления;
Поскольку увеличивается время когерентного накопления, то увеличивается отношение сигнал/шум, а следовательно, улучшаются точности измерения и угловых координат и доплеровского сдвига частоты.As the coherent accumulation time increases, the signal-to-noise ratio increases, and consequently, the measurement accuracy of both angular coordinates and Doppler frequency shift improves.
Рассмотрим работу блоков 6.3. и 8. Блок 6.3 измерения разности фаз представляет собой фазовый детектор, аналогичный фазовым детекторам 6.1. и 6.2, но с ограничением амплитуды по первому входу. Следовательно, напряжение на выходе 6.3 будет зависеть только от фазовых соотношений входных сигналов. Блок 8 - фазовращатель на 0.5π, и следовательно, входное напряжение (вход 1) UC(t) блока 6.3 и опорный сигнал (вход 2) UОП(f) в момент коррекции фазы (при τ=0) становятся квадратурными. При этом выходное напряжение измерителя разности фаз 6.3 запишем в виде:Consider the work of blocks 6.3. and 8. Block 6.3 measuring the phase difference is a phase detector, similar to phase detectors 6.1. and 6.2, but with a limit on the amplitude of the first input. Therefore, the voltage at the output 6.3 will depend only on the phase relations of the input signals. Block 8 is a 0.5π phase shifter, and therefore, the input voltage (input 1) U C (t) of block 6.3 and the reference signal (input 2) U OP (f) at the moment of phase correction (at τ = 0) become quadrature. In this case, the output voltage of the phase difference meter 6.3 is written in the form:
Поскольку ФНЧ, входящий в состав измерителя разности фаз 6.3, должен выделять постоянную составляющую напряжения, то его выходное напряжение равно
причем
Напряжение с выхода блока 6.3, пропорциональное доплеровской частоте, поступает в измеритель 10 доплеровской частоты и далее поступает на вход блока 11 определения поверхности положения (ОПП), а затем на вход блока 12 вычисления траекторных параметров (ВТП).The voltage from the output of block 6.3, proportional to the Doppler frequency, is supplied to the
Рассмотрим работу блока 5 формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН).Consider the operation of the
Быстродействующие фазоизмерители (ФИ) 17.1 и 17.2 в течение каждого периода сигнала измеряют разности фаз между опорным сигналом, приходящим с блока 4.3, и сигналами с выхода блоков 4.1 и 4.2.High-speed phase meters (FI) 17.1 and 17.2 during each signal period measure the phase difference between the reference signal coming from block 4.3 and the signals from the output of blocks 4.1 and 4.2.
В момент времени ti измеренные разности фаз ψC1(ti) и ψC2(ti) через электронные ключи 18.1 и 18.2 поступают на входы запоминающих устройств (ЗУ) 19.1 и 19. 2, где значения фазы запоминаются на период Т до прихода следующего управляющего импульса.At time t i, the measured phase differences ψ C1 (t i ) and ψ C2 (t i ) are transmitted through electronic keys 18.1 and 18.2 to the inputs of memory devices 19.1 and 19. 2, where the phase values are stored for the period T before arrival next control pulse.
Сигналы с выходов ЗУ 19.1 и 19.2 поступают на управляемые фазовращатели (УФВ) 20.1 и 20.2, где происходит изменение фазы опорного напряжения на ψC1(ti) и ψC2(ti) соответственно.The signals from the outputs of the memory 19.1 and 19.2 are fed to controlled phase shifters (UVB) 20.1 and 20.2, where the phase of the reference voltage changes to ψ C1 (t i ) and ψ C2 (t i ), respectively.
Интервал Т выбирается меньшем времени корреляции фазы полезного сигнала, которое должно измеряться экспериментально для заданного класса целей, тогда можно считать, что на интервале периода фазирования T фаза опорного сигнала
Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства. Передающее устройство (ПРД) 1 может быть выполнено на основе известных радиопередающих устройств, как в аналогичных системах (см. 12. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Сов. радио, 1973, стр.93, рис.2.3.1):Consider an example of blocks of the proposed device. The transmitting device (PRD) 1 can be performed on the basis of known radio transmitting devices, as in similar systems (see 12. Filkenstein MI, Fundamentals of Radar. M: Sov. Radio, 1973, p. 93, Fig. 2.3.1 ):
Передающая антенна вертикальной поляризации 2.1 и передающая антенна горизонтальной поляризации 2.2 - могут быть выполнены на основе известных элементов антенной техники, применимых в аналогичных системах (см. 12. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Сов. радио, 1973, стр.93. рис.2.3.1).The transmitting antenna of vertical polarization 2.1 and the transmitting antenna of horizontal polarization 2.2 can be made on the basis of known elements of the antenna technique applicable in similar systems (see 12. Filkenstein MI, Fundamentals of Radar. M: Sov. Radio, 1973, p. 93. Fig. 2.3.1).
Приемная антенна вертикальной поляризации 3.1 и приемная антенна горизонтальной поляризации 3.2 могут быть выполнены на основе известных элементов антенной техники, применимых в аналогичных системах (см. 12. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Сов. радио, 1973, стр.93, рис.2.3.1).The receiving antenna of vertical polarization 3.1 and the receiving antenna of horizontal polarization 3.2 can be made on the basis of well-known elements of antenna technology applicable in similar systems (see 12. Filkenstein MI, Fundamentals of Radar. M: Sov. Radio, 1973, p. 93 , Fig. 2.3.1).
Первый приемный тракт основного канала (ПР 4.1), второй приемный тракт основного канала (ПР 4.2), приемный тракт дополнительного канала (ПР 4.3), являются типовыми элементами приемного тракта РЛС и могут быть выполнены по аналогии с блок-схемой доплеровского радиолокатора (см. 1. Теоретические основы радиолокации. Под. ред. Ширмана Я.Д., М.: Советское радио, 1970, стр.356, рис.6.26).The first receiving path of the main channel (PR 4.1), the second receiving path of the main channel (PR 4.2), the receiving path of the additional channel (PR 4.3) are typical elements of the receiving path of the radar and can be performed by analogy with the block diagram of the Doppler radar (see 1. Theoretical Foundations of Radar, Edited by Y. D. Shirman, Moscow: Sovetskoe Radio, 1970, p. 356, Fig. 6.26).
Блок 5 формирования фазированных опорных напряжений (БФФОН), а также элементы его составляющие: первый фазоизмеритель - 17.1, второй фазоизмеритель - 17.2, первый ключ 18.1 и второй ключ 18.2, первое запоминающее устройство 19.1, второе запоминающее устройство - 19.2, первый управляемый фазовращатель 20.1, второй управляемый фазовращатель, 20.2 и мультивибратор 21, а также блок 11 экстраполяции измеряемых параметров (зависимостей частоты Доплера и угловой координаты цели от времени), блок 12 вычисления момента времени пересечения целью линии базы, блок 13 определения поверхности положения, блок 14 вычисления траекторных параметров, блок 15 определения статистических характеристик ошибок измерения доплеровской частоты и направления прихода интерференционного сигнала и блок 16 конечного вычисления траекторных параметров, первый фазовый детектор (ФД 6.1), второй фазовый детектор (ФД 6.2), измеритель разности фаз (ИФ 6.3), первый интегратор 7.1 и второй интегратор 7.2 и фазовращатель 8 по своей сути представляют устройства, реализующие вычислительные процедуры и могут быть выполнены как (13. см. Патент РФ на полезную модель РФ №72339, М. кл. G06F 15/16, опубл. 10.04.2008).
Измеритель 9 направления прихода интерференционного сигнала (ИНП) основан на использовании амплитудного моноимпульсного метода, поэтому блок может быть выполнен на основе схемы сравнения амплитуд или схемы вычитания [1. Теоретические основы радиолокации. Под. ред. Ширмана Я.Д. М.: Советское радио, 1970, 560 стр., стр.297, рис.5.62.). Измеритель 10 доплеровской частоты (ИЗМ) выполнен в виде резистивного масштабирующего устройства, поскольку с выхода фазового детектора 6.3 поступает постоянное напряжение, пропорциональное доплеровской частоте.The measuring
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134774/07A RU2534220C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Apparatus for determining motion parameters of object |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013134774/07A RU2534220C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Apparatus for determining motion parameters of object |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2534220C1 true RU2534220C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53382971
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013134774/07A RU2534220C1 (en) | 2013-07-23 | 2013-07-23 | Apparatus for determining motion parameters of object |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534220C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2674552C1 (en) * | 2017-12-07 | 2018-12-11 | Акционерное общество "Концерн" "Океанприбор" | Sonar method of object detection and measurement of parameters thereof |
RU2695799C1 (en) * | 2018-08-14 | 2019-07-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing |
RU2795577C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ГидроМаринн" | Multi-frequency correlation method for measuring current velocity |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4806936A (en) * | 1986-06-20 | 1989-02-21 | Hughes Aircraft Company | Method of determining the position of multiple targets using bearing-only sensors |
EP0334560B1 (en) * | 1988-03-25 | 1994-02-09 | Sperry Marine Inc. | Radar video detector and target tracker |
RU2154840C1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-08-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device determining parameters of movement of object |
RU2239845C2 (en) * | 2002-07-22 | 2004-11-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
RU2314541C1 (en) * | 2006-05-30 | 2008-01-10 | Открытое акционерное общество "Аэроприбор-Восход" | Mode of definition of air-speed parameters of the flight of flying vehicles |
RU2373551C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-11-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets |
RU109869U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-10-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е.Жуковского и Ю.А.Гагарина" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING MOVEMENT PARAMETERS PURPOSES |
RU2444757C1 (en) * | 2010-07-28 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Device for determination of coordinates of moving targets |
-
2013
- 2013-07-23 RU RU2013134774/07A patent/RU2534220C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4806936A (en) * | 1986-06-20 | 1989-02-21 | Hughes Aircraft Company | Method of determining the position of multiple targets using bearing-only sensors |
EP0334560B1 (en) * | 1988-03-25 | 1994-02-09 | Sperry Marine Inc. | Radar video detector and target tracker |
RU2154840C1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-08-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device determining parameters of movement of object |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
RU2239845C2 (en) * | 2002-07-22 | 2004-11-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
RU2314541C1 (en) * | 2006-05-30 | 2008-01-10 | Открытое акционерное общество "Аэроприбор-Восход" | Mode of definition of air-speed parameters of the flight of flying vehicles |
RU2373551C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-11-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет | Method of measuring angular coordinates of several objects in multichannel doppler radar sets |
RU2444757C1 (en) * | 2010-07-28 | 2012-03-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева (НГТУ) | Device for determination of coordinates of moving targets |
RU109869U1 (en) * | 2011-02-28 | 2011-10-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е.Жуковского и Ю.А.Гагарина" Министерства обороны Российской Федерации | DEVICE FOR DETERMINING MOVEMENT PARAMETERS PURPOSES |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2674552C1 (en) * | 2017-12-07 | 2018-12-11 | Акционерное общество "Концерн" "Океанприбор" | Sonar method of object detection and measurement of parameters thereof |
RU2695799C1 (en) * | 2018-08-14 | 2019-07-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing |
RU2795577C1 (en) * | 2022-10-03 | 2023-05-05 | Общество с ограниченной ответственностью "ГидроМаринн" | Multi-frequency correlation method for measuring current velocity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10914818B2 (en) | Angle-resolving FMCW radar sensor | |
US4996533A (en) | Single station radar ocean surface current mapper | |
US20120050103A1 (en) | Synthetic aperture device for receiving signals of a system comprising a carrier and means for determining its trajectory | |
US20220187158A1 (en) | Method and apparatus of full-field vibration measurement via microwave sensing | |
NO178415B (en) | Method and system of passive distance determination | |
ES2967254T3 (en) | Location procedure to locate at least one object using wave-based signals and location system | |
JP2006528779A (en) | Improved process for phase-derived range measurement | |
CN103713286A (en) | High-resolution radio altimeter with positioning function and method for measuring position | |
Ayhan et al. | Frequency estimation algorithm for an extended FMCW radar system with additional phase evaluation | |
RU2596018C1 (en) | Method for amplitude direction finding of radio signal sources | |
RU2714502C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system | |
RU2643168C2 (en) | Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method | |
RU2534220C1 (en) | Apparatus for determining motion parameters of object | |
RU2271019C1 (en) | Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles | |
RU2435171C1 (en) | Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method | |
Taudien et al. | Quantifying error sources that affect long-term accuracy of Doppler velocity logs | |
RU2572357C1 (en) | Method of forming three-dimensional image of earth's surface in on-board four-channel doppler radar set | |
Hagfors et al. | Mapping of overspread targets in radar astronomy | |
RU2584332C1 (en) | Device for determining motion parameters of target | |
RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
RU2692467C2 (en) | Radar method | |
Pettersson et al. | Performance of moving target parameter estimation using SAR | |
RU2822686C1 (en) | Method of determining coordinates of radio-frequency source from aircraft using tri-orthogonal dipole antenna system | |
RU2787576C1 (en) | Radiolocation target simulator | |
RU2799812C1 (en) | Method for determining range, radial velocity and angular position of a target in a cw radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180724 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211015 |