RU2644588C2 - Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation - Google Patents

Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2644588C2
RU2644588C2 RU2015127191A RU2015127191A RU2644588C2 RU 2644588 C2 RU2644588 C2 RU 2644588C2 RU 2015127191 A RU2015127191 A RU 2015127191A RU 2015127191 A RU2015127191 A RU 2015127191A RU 2644588 C2 RU2644588 C2 RU 2644588C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radar
range
speed
radial
increment
Prior art date
Application number
RU2015127191A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015127191A (en
Inventor
Пётр Зотеевич Белоногов
Александр Иванович Стучилин
Эфир Иванович Шустов
Александр Васильевич Щербинко
Original Assignee
Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс")
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 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") filed Critical Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс")
Priority to RU2015127191A priority Critical patent/RU2644588C2/en
Publication of RU2015127191A publication Critical patent/RU2015127191A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2644588C2 publication Critical patent/RU2644588C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/581—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G01S13/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/62—Sense-of-movement determination
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention can be used to determine the ground velocity of a nonmaneuvering aerodynamic target, mainly in radar location stations (RLS) with coarse measurements of angular coordinates. The measurement data of distance and radial velocity are multiplied, the value of the first increment of the product of distance and radial velocity for the RLS scan period is determined using a digital non-recursive filter (DNRF), the value is divided by the RLS scan period, the square root is calculated from the obtained result. The device implementing the method comprises a series-connected multiplier of distance and radial velocity, the DNRF, a divider by a scan period, a square root calculator.
EFFECT: increased accuracy of the ground velocity determination.
2 cl, 3 dwg, 3 tbl

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в наземных радиолокационных станциях (РЛС) для определения путевой скорости (модуля вектора скорости) неманеврирующей аэродинамической цели (АЦ).The invention relates to the field of radar and can be used in ground-based radar stations (radar) to determine the ground speed (module of the velocity vector) of a non-maneuvering aerodynamic target (AC).

Известны способы и устройства измерения путевой скорости, в которых сначала определяют скорости изменения прямоугольных декартовых координат

Figure 00000001
и
Figure 00000002
, затем вычисляют путевую скорость по формуле:
Figure 00000003
[1, с. 314].Known methods and devices for measuring ground speed, which first determine the rate of change of rectangular Cartesian coordinates
Figure 00000001
and
Figure 00000002
, then calculate the ground speed according to the formula:
Figure 00000003
[1, p. 314].

Известны устройства определения скорости изменения прямоугольных декартовых координат

Figure 00000004
и
Figure 00000005
с помощью цифрового нерекурсивного фильтра (ЦНРФ) путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки значений этих координат [1, с. 300-304].Known devices for determining the rate of change of rectangular Cartesian coordinates
Figure 00000004
and
Figure 00000005
using a digital non-recursive filter (TsNRF) by optimal weighted summation of a fixed sample of the values of these coordinates [1, p. 300-304].

Известны устройства определения скорости изменения прямоугольных декартовых координат

Figure 00000004
и
Figure 00000005
с помощью α, β фильтра путем последовательного оптимального сглаживания выборки нарастающего объема значений этих координат [1, с. 321-322].Known devices for determining the rate of change of rectangular Cartesian coordinates
Figure 00000004
and
Figure 00000005
using the α, β filter by sequential optimal smoothing of the sample of the growing volume of values of these coordinates [1, p. 321-322].

Основным недостатком этих устройств является низкая точность определения путевой скорости неманеврирующей АЦ в РЛС с грубыми измерениями азимута, в частности в РЛС метрового диапазона волн.The main disadvantage of these devices is the low accuracy of determining the ground speed of a non-maneuvering AC in radars with rough measurements of azimuth, in particular in radars of the meter wavelength range.

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленного изобретения являются способ и устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей воздушной цели, в котором путевую скорость определяют по фиксированной выборке значений квадратов дальности с помощью ЦНРФ и устранено влияние ошибок измерения азимута [2].The closest analogue (prototype) of the claimed invention is a method and device for radar determination of the ground speed of a non-maneuvering air target, in which the ground speed is determined by a fixed sample of range squares using TsNRF and the influence of azimuth measurement errors is eliminated [2].

Сущность прототипа поясняется схемой, приведенной на фиг. 1. Устройство-прототип содержит последовательно соединенные умножитель (блок 1), ЦНРФ (блок 2), вычислитель квадратного корня (блок 3) и делитель на период обзора РЛС (блок 4), выход которого является выходом устройства-прототипа.The essence of the prototype is illustrated by the circuit shown in FIG. 1. The prototype device contains a series-connected multiplier (block 1), TsNRF (block 2), a square root calculator (block 3) and a divider for the radar scan period (block 4), the output of which is the output of the prototype device.

В умножителе (блок 1) перемножают входные сигналы, то есть измеренные значения дальности, и получают квадраты измеренных значений дальности

Figure 00000006
. В ЦНРФ (блок 2) формируют фиксированную выборку перемноженных сигналов и определяют сглаженное значение (оценку) второго приращения квадрата дальности за обзор
Figure 00000007
путем оптимального взвешенного суммирования фиксированной выборки из n значений квадратов дальности. При этом весовые коэффициенты оценки второго приращения
Figure 00000008
могут быть рассчитаны заранее по формуле:
Figure 00000009
[3, с. 155, формула 4.37]. Далее в блоке 3 вычисляют квадратный корень из полученной оценки. Полученный результат делят в блоке 4 на период обзора Т0 и получают сглаженное значение путевой скорости неманеврирующей АЦ.In the multiplier (block 1), the input signals, i.e. the measured range values, are multiplied, and the squares of the measured range values are obtained
Figure 00000006
. In TsNRF (block 2) form a fixed sample of multiplied signals and determine the smoothed value (estimate) of the second increment of the square of the range for the review
Figure 00000007
by optimal weighted summation of a fixed sample of n values of squares of range. Moreover, the weighting coefficients of the second increment
Figure 00000008
can be calculated in advance by the formula:
Figure 00000009
[3, p. 155, formula 4.37]. Next, in block 3, the square root of the resulting estimate is calculated. The obtained result is divided in block 4 for the review period T 0 and get a smoothed value of the ground speed of the non-maneuvering AC.

При высокоточных измерениях дальности (среднеквадратические ошибки (СКО) σr≤25..50 м) точность определения путевой скорости в РЛС с грубыми измерениями азимута и угла места АЦ повышается в несколько раз по сравнению со способами оценивания по выборкам декартовых координат.With high-precision range measurements (standard errors (RMS) σ r ≤25..50 m), the accuracy of determining the ground speed in radars with rough measurements of the azimuth and elevation of the AC increases several times in comparison with the methods of estimation from samples of Cartesian coordinates.

Однако при больших ошибках измерения дальности (σr>100 м) преимущество способа-прототипа перед способами оценивания по выборкам декартовых координат практически утрачивается.However, with large errors in measuring the range (σ r > 100 m), the advantage of the prototype method over the methods of estimation from samples of Cartesian coordinates is practically lost.

Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности определения путевой скорости неманеврирующей АЦ за счет использования выборок произведений дальности на радиальную скорость и уменьшения, вследствие этого, влияния ошибок измерения дальности.The technical result of the claimed invention is to increase the accuracy of determining the ground speed of a non-maneuvering AC through the use of samples of range products on the radial speed and reducing, as a result, the influence of range measurement errors.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявленном способе, как в прототипе, производят перемножение входных сигналов, формирование фиксированной выборки перемноженных сигналов, определение оценки приращения перемноженных сигналов за период обзора РЛС, деление оценки на период обзора и вычисление квадратного корня.The specified technical result is achieved by the fact that in the claimed method, as in the prototype, the input signals are multiplied, a fixed sample of the multiplied signals is generated, the increment of the multiplied signals is estimated for the radar survey period, the division is divided by the survey period and the square root is calculated.

В отличие от прототипа, согласно изобретению, в качестве входных сигналов используют данные измерений дальности и радиальной скорости, в результате перемножения входных сигналов получают произведения дальности на радиальную скорость, формируют фиксированную выборку произведений дальности на радиальную скорость, по этой фиксированной выборке определяют оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость

Figure 00000010
за период обзора РЛС, делят полученную оценку на период обзора РЛС и получают квадрат путевой скорости V2, из полученного результата вычисляют квадратный корень и определяют сглаженное значение V путевой скорости неманеврирующей АЦ.Unlike the prototype, according to the invention, the data of the range and radial velocity measurements are used as input signals, as a result of multiplying the input signals, the products of the range and the radial speed are obtained, a fixed sample of the range products by the radial speed is formed, the estimate of the first increment of the product is determined from this fixed sample range at radial speed
Figure 00000010
for the period of the radar survey, divide the resulting estimate by the radar survey period and get the square of the ground speed V 2 , from the result, calculate the square root and determine the smoothed value V of the ground speed of the non-maneuvering AC.

Заявляемое устройство, как и прототип, содержит последовательно соединенные умножитель входных сигналов и цифровой нерекурсивный фильтр, обеспечивающий формирование фиксированной выборки перемноженных сигналов и определение оценки приращения перемноженных сигналов за период обзора РЛС, а также делитель на период обзора РЛС и вычислитель квадратного корня.The inventive device, as well as the prototype, contains a series-connected input signal multiplier and a digital non-recursive filter, which provides the formation of a fixed sample of the multiplied signals and the determination of the increment of the multiplied signals for the radar scan period, as well as a divider for the radar scan period and the square root calculator.

В отличие от прототипа, согласно изобретению, на вход умножителя подают данные измерений дальности и радиальной скорости, выход цифрового нерекурсивного фильтра, обеспечивающего определение оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за период обзора РЛС, соединен с входом делителя на период обзора, выход которого соединен с входом вычислителя квадратного корня, на выходе которого, являющимся выходом заявленного устройства, определяют значение путевой скорости.Unlike the prototype, according to the invention, the input of the multiplier is fed with measurement data of range and radial velocity, the output of a digital non-recursive filter, which provides the estimate of the first increment of the product of the range by the radial speed for the radar scan period, is connected to the input of the divider for the scan period, the output of which is connected with the input of the square root calculator, at the output of which, which is the output of the claimed device, determine the value of the ground speed.

Сущность изобретения поясняется структурной схемой заявленного устройства, приведенной на фиг. 2. В умножителе (блок 1) перемножают входные сигналы, то есть данные измерений дальности и радиальной скорости. В ЦНРФ формируют фиксированную выборку из n произведений дальности на радиальную скорость и определяют сглаженное значение (оценку) первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за обзор

Figure 00000011
. В отличие от прототипа, весовые коэффициенты оценки первого приращения
Figure 00000012
вычисляют по формуле:
Figure 00000013
, где i - порядковый номер измерения в выборке [3, С. 151, формула 4.27].The invention is illustrated by the structural diagram of the claimed device shown in FIG. 2. In the multiplier (block 1), the input signals are multiplied, that is, the data of the range and radial velocity measurements. A fixed sample of n range products by the radial speed is formed in the Central Scientific Research Center and the smoothed value (estimate) of the first increment of the range product by the radial speed is determined per review
Figure 00000011
. In contrast to the prototype, the weighting coefficients of the evaluation of the first increment
Figure 00000012
calculated by the formula:
Figure 00000013
, where i is the serial number of the measurement in the sample [3, P. 151, formula 4.27].

Так же, как в прототипе, объем фиксированной выборки n в ЦНРФ зависит от количества линий задержки (ЛЗ) в запоминающем устройстве 2.1 и умножителей в блоке реализации весовой функции 2.2. Все элементы ЦНРФ могут быть выполнены как в цифровом, так и в аналоговом виде [1, с. 303-304].Just as in the prototype, the size of the fixed sample n in the Central Scientific Research Center depends on the number of delay lines (LZ) in the storage device 2.1 and the multipliers in the block for the implementation of the weight function 2.2. All elements of TsNRF can be performed both in digital and in analog form [1, p. 303-304].

В отличие от прототипа, оценку первого приращения

Figure 00000011
сначала делят на период обзора РЛС, а затем вычисляют квадратный корень из полученного результата. В устройстве определения путевой скорости выход ЦНРФ соединен с входом делителя на период обзора РЛС, выход которого соединен с входом вычислителя квадратного корня, выход которого является выходом заявленного устройства.Unlike the prototype, the evaluation of the first increment
Figure 00000011
first divided by the radar survey period, and then calculate the square root of the result. In the device for determining the ground speed, the output of the TsNRF is connected to the input of the divider for the radar survey period, the output of which is connected to the input of the square root calculator, the output of which is the output of the claimed device.

Для доказательства практического отсутствия систематических (методических) ошибок в заявленном способе вычислим значение путевой скорости АЦ по выборке из 7-ми значений дальности в соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 1.To prove the practical absence of systematic (methodological) errors in the claimed method, we calculate the value of the ground speed of the AC from a sample of 7 range values in accordance with the source data shown in table 1.

АЦ обнаруживается на дальности 100 км и летит к РЛС по нормали к оси X с постоянной скоростью

Figure 00000014
и курсовым параметром, равным 100 км. Путевая скорость вычисляется в соответствии с формулой 4.27:AC is detected at a distance of 100 km and flies toward the radar along the normal to the X axis at a constant speed
Figure 00000014
and course parameter equal to 100 km. Ground speed is calculated in accordance with formula 4.27:

Figure 00000015
.
Figure 00000015
.

Figure 00000016
Figure 00000016

Для сравнения точности определения путевой скорости в заявленном устройстве, в устройстве-прототипе и в аналогах (устройствах оценивания по выборкам декартовых координат) вычислим значения среднеквадратических ошибок (СКО) определения оценки путевой скорости по формулам:To compare the accuracy of determining the ground speed in the claimed device, in the prototype device and in analogues (estimation devices based on samples of Cartesian coordinates), we calculate the mean square errors (RMS) of determining the estimate of the ground speed using the formulas:

- для заявленного способа:

Figure 00000017
;- for the claimed method:
Figure 00000017
;

- для прототипа:

Figure 00000018
;- for the prototype:
Figure 00000018
;

- для аналога:

Figure 00000019
,- for analogue:
Figure 00000019
,

где

Figure 00000020
, σr, σβ - СКО измерения радиальной скорости, дальности и азимута;Where
Figure 00000020
, σ r , σ β - standard deviation for measuring radial velocity, range and azimuth;

Q - курс АЦ;Q - AC course;

rср, βср - дальность и азимут АЦ в середине интервала наблюдения;r cf , β cf - range and azimuth of the AC in the middle of the observation interval;

Figure 00000021
,
Figure 00000022
= относительные СКО оценки первого и второго приращения на линейной и квадратичной траекториях, зависящие только от числа измерений в фиксированной выборке.
Figure 00000021
,
Figure 00000022
= relative standard deviations of the estimates of the first and second increments on the linear and quadratic trajectories, depending only on the number of measurements in a fixed sample.

Например, СКО определения оценки путевой скорости АЦ для приведенного примера в РЛС «Резонанс-Н» (

Figure 00000023
, σr=300 м, σβ=1,5°) будут равны: для заявленного способа -
Figure 00000024
, для прототипа -
Figure 00000025
, для аналога -
Figure 00000026
[4, С. 356-361]. При этом в заявленном способе ошибки измерения дальности (σr=300 м) ухудшают точность определения путевой скорости не более 5%. В прототипе СКО определения путевой скорости прямо пропорциональны ошибкам измерения дальности. Поэтому для обеспечения преимущества над аналогами нужны высокоточные измерения дальности. Например, при σr=50 м ошибка определения путевой скорости будет равна
Figure 00000027
, то есть в два раза меньше, чем в аналоге.For example, the standard deviation of determining the estimation of the ground speed of the AC for the given example in the radar "Resonance-N" (
Figure 00000023
, Σ r = 300 m, σ β = 1,5 °) will equal: to the claimed method -
Figure 00000024
, for the prototype -
Figure 00000025
, for the analogue -
Figure 00000026
[4, S. 356-361]. At the same time, in the claimed method, range measurement errors (σ r = 300 m) impair the accuracy of determining the ground speed of no more than 5%. In the prototype of the standard deviation, the determination of the ground speed is directly proportional to the errors of the range measurement. Therefore, to provide an advantage over analogs, high-precision range measurements are needed. For example, with σ r = 50 m, the error in determining the ground speed will be
Figure 00000027
, that is, two times less than in the analogue.

Таким образом, первые варианты заявленных способа и устройства обеспечивают повышение в несколько раз точности определения путевой скорости по сравнению с прототипом и аналогами. Однако заявленному варианту присущ следующий недостаток: необходимость хранения всех n значений дальности и радиальной скорости фиксированной выборки. При одновременном обслуживании большого числа целей и при больших интервалах наблюдения это приводит к существенному увеличению емкости запоминающих устройств.Thus, the first variants of the claimed method and device provide a several-fold increase in the accuracy of determining the ground speed in comparison with the prototype and analogues. However, the claimed variant has the following disadvantage: the need to store all n values of the range and radial velocity of a fixed sample. At the same time serving a large number of targets and at large monitoring intervals, this leads to a significant increase in the capacity of storage devices.

Техническим результатом второго варианта заявленных способа и устройства является уменьшение объема хранимых предыдущих измерений дальности и радиальной скорости, а также повышение точности определения путевой скорости АЦ.The technical result of the second variant of the claimed method and device is to reduce the volume of stored previous measurements of range and radial velocity, as well as improving the accuracy of determining the path speed of the AC.

Указанный технический результат достигается тем, что во втором варианте заявленного способа радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей АЦ по выборке произведений дальности на радиальную скорость, включающем перемножение входных сигналов дальности и радиальной скорости, определение оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость, деление оценки на период обзора РЛС, вычисление квадратного корня, согласно изобретению оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за период обзора РЛС определяют с помощью α, β фильтра, для этого по первым двум значениям произведений дальности на радиальную скорость (

Figure 00000028
и
Figure 00000029
) в первых двух обзорах определяют начальное значение произведения дальности на радиальную скорость
Figure 00000030
и начальное значение первого приращения произведения дальности на радиальную скорость
Figure 00000031
и задают начальные значения коэффициентов сглаживания
Figure 00000032
, β=1, далее во всех последующих обзорах (n=3, 5, .. N) значения коэффициентов сглаживания определяют по формулам
Figure 00000033
и
Figure 00000034
, где n - номер обзора, или задают некоторые фиксированные значения этих коэффициентов, определяют экстраполированное значение произведения дальности на радиальную скорость для n-го обзора путем суммирования предыдущих, полученных в (n-1)-м обзоре, сглаженных значений произведения дальности на радиальную скорость и сглаженного значения первого приращения произведения дальности на радиальную скорость, определяют сигнал ошибки между текущим значением произведения дальности на радиальную скорость и его экстраполированным значением, определяют текущие сглаженные значения произведения дальности на радиальную скорость путем суммирования экстраполированного значения произведения дальности на радиальную скорость и взвешенного коэффициентом сглаживания
Figure 00000035
сигнала ошибки, в итоге определяют текущие сглаженные значения первого приращения произведения дальности на радиальную скорость путем суммирования (n-1) сглаженного значения первого приращения произведения дальности на радиальную скорость и взвешенного коэффициентом сглаживания β сигнала ошибки [1, с.319-322].The specified technical result is achieved by the fact that in the second version of the claimed method of radar determination of the ground speed of a non-maneuvering AC by selecting range products by radial speed, including multiplying the input range and radial speed signals, determining the estimate of the first increment of the range product by the radial speed, dividing the estimate by the review period Radar, calculation of the square root, according to the invention, the estimation of the first increment of the product of range by radial speed s for the period surveillance radars determined using α, β filter, for that the first two values of the distance pieces at a radial speed (
Figure 00000028
and
Figure 00000029
) in the first two reviews determine the initial value of the product of range by radial speed
Figure 00000030
and the initial value of the first increment of the product of range by radial speed
Figure 00000031
and set the initial values of the smoothing coefficients
Figure 00000032
, β = 1, then in all subsequent reviews (n = 3, 5, .. N) the values of the smoothing coefficients are determined by the formulas
Figure 00000033
and
Figure 00000034
, where n is the survey number, or some fixed values of these coefficients are specified, the extrapolated value of the product of the range by the radial speed for the nth review is determined by summing the previous smoothed values of the product of the range by the radial speed and the smoothed value of the first increment of the range product by the radial speed, an error signal is determined between the current value of the range product by the radial speed and its extrapolated value, determined dividing the current smoothed range product by the radial speed by summing the extrapolated value of the range product by the radial speed and weighted by the smoothing coefficient
Figure 00000035
the error signal, as a result, the current smoothed values of the first increment of the range product by the radial speed are determined by summing the (n-1) smoothed value of the first increment of the range product by the radial speed and the error signal weighted by the smoothing coefficient β [1, pp. 319-322].

Указанный технический результат достигается тем, что во втором варианте заявленного устройства радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей АЦ по выборке произведений дальности на радиальную скорость, содержащем последовательно соединенные умножитель, блок определения первого приращения произведения дальности на радиальную скорость, делитель и вычислитель квадратного корня, выход которого является выходом заявленного устройства, согласно изобретению блок определения первого приращения произведения дальности на радиальную скорость является

Figure 00000035
, β фильтром.The specified technical result is achieved by the fact that in the second embodiment of the claimed radar device for determining the ground speed of a non-maneuvering AC based on a sample of range products by radial speed containing a series-connected multiplier, a unit for determining the first increment of the range product by radial speed, a square root divider and calculator, the output of which is the output of the claimed device, according to the invention, the unit for determining the first increment of the product range at radial speed is
Figure 00000035
, β filter.

Сущность второго варианта заявленного способа поясняется структурной схемой устройства, приведенной на фиг. 3.The essence of the second variant of the claimed method is illustrated by the structural diagram of the device shown in FIG. 3.

Основными элементами блока 2, то есть

Figure 00000035
, β фильтра, являются сумматоры ∑1(2.1), ∑2(2.6), ∑3(2.8) и ∑4(2.9), которые выполняют операции алгебраического суммирования сигналов, представленных в цифровом виде. Первый сумматор ∑1 вычисляет сигнал ошибки Δ по результату последнего произведения измеренных значений дальности на измеренные значения радиальной скорости
Figure 00000036
и экстраполированному значению произведения
Figure 00000037
, вычисленного в третьем сумматоре ∑3. Сигнал ошибки, умноженный в блоке 2.2 на коэффициент усиления фильтра
Figure 00000035
, подается на 2-й вход четвертого сумматора ∑4, где суммируется с экстраполированным значением произведения
Figure 00000037
. В итоге на выходе сумматора ∑4 получают оценку произведения
Figure 00000038
, которую задерживают на период обзора в линии задержки ЛЗ2 (2.10) и подают на 2-й вход 3-го сумматора ∑3. Сигнал ошибки Δ, умноженный на коэффициент усиления фильтра β, подают также на 1-й вход второго сумматора ∑2(2.6), на 2-й вход которого подают с выхода первой линии задержки ЛЗ1 значение оценки первого приращения произведения
Figure 00000039
в предыдущем обзоре. В итоге на выходе второго сумматора £2 получают сглаженное значение (оценку) первого приращения произведения дальности на радиальную скорость
Figure 00000040
в последнем обзоре, то есть в реальном масштабе времени.The main elements of block 2, i.e.
Figure 00000035
, Β filter are adders Σ 1 (2.1), Σ 2 (2.6), Σ 3 (2.8) and Σ 4 (2.9) that perform the algebraic summation of the signals represented in digital form. The first adder ∑ 1 calculates the error signal Δ from the result of the last product of the measured range values by the measured radial velocity values
Figure 00000036
and extrapolated meaning of the work
Figure 00000037
calculated in the third adder ∑ 3 . Error signal multiplied in block 2.2 by filter gain
Figure 00000035
is fed to the 2nd input of the fourth adder ∑ 4 , where it is added to the extrapolated value of the product
Figure 00000037
. As a result, at the output of adder ∑ 4 , a product
Figure 00000038
, which is delayed for the period of review in the delay line LZ 2 (2.10) and served on the 2nd input of the 3rd adder ∑ 3 . The error signal Δ, multiplied by the filter gain β, is also fed to the 1st input of the second adder ∑ 2 (2.6), to the 2nd input of which, from the output of the first delay line LZ 1, the value of the estimate of the first increment of the product
Figure 00000039
in the previous review. As a result, at the output of the second adder £ 2 , a smoothed value (estimate) of the first increment of the product of range by radial velocity is obtained
Figure 00000040
in the last review, that is, in real time.

Как видно из схемы, для определения путевой скорости, в отличие от прототипа, используются только результаты последнего измерения дальности и радиальной скорость и оценка произведения

Figure 00000039
, полученная в предыдущем обзоре.As can be seen from the diagram, to determine the ground speed, in contrast to the prototype, only the results of the last range measurement and radial speed and product estimation are used
Figure 00000039
obtained in the previous review.

Для доказательства практического отсутствия систематических ошибок во втором варианте заявленного способа вычислим значение путевой скорости АЦ в соответствии с исходными данными, приведенными в таблице 1. Результаты вычислений сглаженных значений (оценок) первого приращения произведения дальности на радиальную скорость приведены в таблице 2.To prove the practical absence of systematic errors in the second version of the claimed method, we calculate the AD path velocity in accordance with the initial data shown in Table 1. The results of calculating the smoothed values (estimates) of the first increment of the range product by the radial speed are shown in Table 2.

Figure 00000041
Figure 00000041

где

Figure 00000042
- сглаженное значение произведения дальности на радиальную скорость;Where
Figure 00000042
- the smoothed value of the product of range by radial speed;

Figure 00000043
- сглаженное значение первого приращения произведения дальности на радиальную скорость;
Figure 00000043
- the smoothed value of the first increment of the range product by the radial speed;

Figure 00000044
- экстраполированное значение произведения дальности на радиальную скорость;
Figure 00000044
- extrapolated value of the product of range by radial speed;

Δ - ошибка, то есть разность между текущим значением произведения дальности на радиальную скорость и его экстраполированным значением.Δ is the error, that is, the difference between the current value of the product of range and radial speed and its extrapolated value.

Как видно из таблицы 2, во всех обзорах путевая скорость вычисляется без систематических ошибок:

Figure 00000045
.As can be seen from table 2, in all reviews the ground speed is calculated without systematic errors:
Figure 00000045
.

Результаты сравнения точности определения путевой скорости АЦ в первом и во втором вариантах заявленного способа приведены в таблице 3. Для этого вычислялись значения относительных СКО определения оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость по формулам:The results of comparing the accuracy of determining the path velocity of the AC in the first and second variants of the claimed method are shown in table 3. For this, the values of the relative standard deviations of the estimation of the first increment of the product of the range by the radial speed were calculated using the formulas:

- для второго варианта:

Figure 00000046
[5, С. 362, таблица 7.3];- for the second option:
Figure 00000046
[5, p. 362, table 7.3];

- для первого варианта:

Figure 00000047
[1 С. 308, формула 4.63].- for the first option:
Figure 00000047
[1 S. 308, the formula 4.63].

Figure 00000048
Figure 00000048

Как видно из таблицы точность оценивания путевой скорости во втором варианте с помощью

Figure 00000035
, β фильтра повышается примерно в 1,5 раза по сравнению с первым вариантом с использованием ЦНРФ.As can be seen from the table, the accuracy of estimating the ground speed in the second embodiment using
Figure 00000035
, β of the filter rises by about 1.5 times compared with the first option using CNRF.

Таким образом, достигнут заявленный технический результат: уменьшение объема хранимых предыдущих измерений дальности и радиальной скорости, а также повышение точности определения путевой скорости неманеврирующей АЦ.Thus, the claimed technical result is achieved: reducing the volume of stored previous measurements of range and radial velocity, as well as improving the accuracy of determining the ground speed of a non-maneuvering AC.

Список использованных источниковList of sources used

1. Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: «Советское радио», 1967, 400 с.1. Kuzmin S.Z. Digital processing of radar information. M .: "Soviet Radio", 1967, 400 p.

2. Патент на полезную модель №152617 «Устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей воздушной цели».2. Utility Model Patent No. 152617 “Device for radar determining the ground speed of a non-maneuvering air target”.

3. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: «Радио и связь», 1986, 352 с.3. Kuzmin S.Z. Fundamentals of designing systems for digital processing of radar information. M .: "Radio and communications", 1986, 352 S.

4. Вооружение ПВО и РЭС России. Альманах. М.: Издательство НО «Лига содействия оборонным предприятиям», 2011, 504 с.4. Armament of air defense and RES of Russia. Almanac. M.: Publishing House of the Non-Profit Organization “League for Assistance to Defense Enterprises”, 2011, 504 pp.

5. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. Книга 1. М.: «Техносфера», 2015, 672 с.5. Handbook of radar / Ed. M.I. Skolnik. Book 1. M.: “Technosphere”, 2015, 672 p.

Claims (2)

1. Способ радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборке произведений дальности на радиальную скорость, включающий перемножение входных сигналов, формирование фиксированной выборки перемноженных сигналов, определение по этой выборке оценки приращения перемноженных сигналов за период обзора радиолокационной станции (РЛС), деление оценки на период обзора РЛС и вычисление квадратного корня, отличающийся тем, что в качестве входных сигналов используют данные измерений дальности и радиальной скорости, в результате перемножения входных сигналов получают произведения дальности на радиальную скорость, формируют фиксированную выборку произведений дальности на радиальную скорость, по этой фиксированной выборке определяют оценку первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за период обзора РЛС, делят полученную оценку на период обзора РЛС и получают квадрат путевой скорости, из полученного результата вычисляют квадратный корень и определяют путевую скорость неманеврирующей аэродинамической цели.1. The method of radar determination of the ground speed of a non-maneuvering aerodynamic target by selecting range products by radial speed, including multiplying input signals, generating a fixed sample of multiplied signals, determining from this sample estimates of the increment of multiplied signals for the period of the radar station survey, dividing the estimate by the period radar survey and calculation of the square root, characterized in that as input signals use measurement data of range and radio At the same time, as a result of multiplying the input signals, the range products by the radial speed are obtained, a fixed sample of the range products by the radial speed is formed, the estimate of the first increment of the range product by the radial speed for the radar survey period is determined from this fixed sample, the resulting estimate is divided by the radar survey period and get the square of the ground speed, from the result calculated square root and determine the ground speed of a non-maneuvering aerodynamic target. 2. Устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующей аэродинамической цели по выборке произведений дальности на радиальную скорость, содержащее последовательно соединенные умножитель входных сигналов и цифровой нерекурсивный фильтр, обеспечивающий формирование фиксированной выборки перемноженных сигналов и определение оценки приращения перемноженных сигналов за период обзора РЛС, а также делитель на период обзора РЛС и вычислитель квадратного корня, отличающееся тем, что на вход умножителя подают данные измерений дальности и радиальной скорости, выход цифрового нерекурсивного фильтра, обеспечивающего определение оценки первого приращения произведения дальности на радиальную скорость за период обзора РЛС, соединен с входом делителя на период обзора РЛС, выход которого соединен с входом вычислителя квадратного корня, на выходе которого, являющимся выходом заявленного устройства, определяют путевую скорость неманеврирующей аэродинамической цели.2. A device for radar determining the ground speed of a non-maneuvering aerodynamic target by selecting range products by radial speed, containing a series-connected input signal multiplier and a digital non-recursive filter, which provides the formation of a fixed sample of the multiplied signals and the estimation of the increment of the multiplied signals for the radar survey period, as well as a divider by radar survey period and square root calculator, characterized in that the input of the multiplier serves data and range and radial velocity measurements, the output of a digital non-recursive filter providing the estimation of the first increment of the range product by the radial speed for the radar scan period is connected to the input of the divider for the radar scan period, the output of which is connected to the square root computer input, the output of which is the output of the claimed device, determine the ground speed of a non-maneuvering aerodynamic target.
RU2015127191A 2015-07-07 2015-07-07 Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation RU2644588C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127191A RU2644588C2 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015127191A RU2644588C2 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015127191A RU2015127191A (en) 2017-01-13
RU2644588C2 true RU2644588C2 (en) 2018-02-13

Family

ID=58449234

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015127191A RU2644588C2 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2644588C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741400C2 (en) * 2019-06-19 2021-01-25 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") Method and device for determining the track speed of a nonmaneuvering object based on the range products selection on the radial velocity
RU2776870C2 (en) * 2020-02-11 2022-07-28 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") Method and device for radar determination of ground speed of non-maneuvering object, taking into account omissions of range and radial speed measurements

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2265233C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-27 ОАО "Научно-исследовательский институт "Стрела" Device for determination of coordinates
US7154433B1 (en) * 2003-01-16 2006-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and device for the detection and track of targets in high clutter
EP1925948A1 (en) * 2006-11-24 2008-05-28 Hitachi, Ltd. Radar apparatus and signal processing method
CN103487801A (en) * 2013-09-02 2014-01-01 电子科技大学 Method of radar for recognizing true and false warheads
RU2510861C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
RU152617U1 (en) * 2014-10-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (ФГБУ "3ЦНИИ" Минобороны России) DEVICE FOR RADAR DETERMINATION OF THE TRACK SPEED OF A NON-MANEUVING AIR OBJECT

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7154433B1 (en) * 2003-01-16 2006-12-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Method and device for the detection and track of targets in high clutter
RU2265233C1 (en) * 2004-06-21 2005-11-27 ОАО "Научно-исследовательский институт "Стрела" Device for determination of coordinates
EP1925948A1 (en) * 2006-11-24 2008-05-28 Hitachi, Ltd. Radar apparatus and signal processing method
RU2510861C1 (en) * 2012-09-10 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
CN103487801A (en) * 2013-09-02 2014-01-01 电子科技大学 Method of radar for recognizing true and false warheads
RU152617U1 (en) * 2014-10-03 2015-06-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации (ФГБУ "3ЦНИИ" Минобороны России) DEVICE FOR RADAR DETERMINATION OF THE TRACK SPEED OF A NON-MANEUVING AIR OBJECT

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2741400C2 (en) * 2019-06-19 2021-01-25 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") Method and device for determining the track speed of a nonmaneuvering object based on the range products selection on the radial velocity
RU2776870C2 (en) * 2020-02-11 2022-07-28 Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") Method and device for radar determination of ground speed of non-maneuvering object, taking into account omissions of range and radial speed measurements
RU2782527C1 (en) * 2021-12-30 2022-10-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method and device for determining the ground speed of a non-maneuvering target using estimates of its radial acceleration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015127191A (en) 2017-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU152617U1 (en) DEVICE FOR RADAR DETERMINATION OF THE TRACK SPEED OF A NON-MANEUVING AIR OBJECT
RU2510861C1 (en) Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
RU2540323C1 (en) Method of determining modulus of velocity of ballistic target in ground-based radar station
RU2524208C1 (en) Method for radar detection of manoeuvre of ballistic target on passive trajectory section
RU2621692C1 (en) Method and device for determination of nonmaneuvering aerodynamic target course using range square sampling
RU158491U1 (en) RADAR METER OF TRACK SPEED OF NON-MANEUVERING AERODYNAMIC GOAL FOR SELECTION OF RANGE SQUARE
RU2644588C2 (en) Method of radar location determination of ground velocity of nonmaneuvering aerodynamic target by sampling products of distance and radial velocity and device for its implementation
RU2669773C1 (en) Method for determining the velocity modulus of a non-maneuvering aerodynamic target from samples of range measurements
RU195705U1 (en) METER OF TRACK SPEED OF NON-MANEUVERING AERODYNAMIC GOAL FOR SELECTING RANGE SPEED PRODUCTS
RU2658317C1 (en) Method and device for determining speed module of ballistic object with use of selection of range squares
RU2634479C2 (en) Method for determining speed module of ballistic object using production sample of range by radial velocity and device for its implementation
RU2776870C2 (en) Method and device for radar determination of ground speed of non-maneuvering object, taking into account omissions of range and radial speed measurements
RU2316784C1 (en) Method for determining position of a transmitter by means of mobile direction-finder
RU2782527C1 (en) Method and device for determining the ground speed of a non-maneuvering target using estimates of its radial acceleration
RU2509319C1 (en) Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory
RU2714884C1 (en) Method of determining the course of an object on a linear trajectory using measurements of its radial velocity
US3936826A (en) N Dimensional target designation vector
RU2741400C2 (en) Method and device for determining the track speed of a nonmaneuvering object based on the range products selection on the radial velocity
RU2615783C1 (en) Detector of ballistic missile manoeuvre at fixed sampling of square range
RU2632476C2 (en) Method for detecting maneuver of ballistic object by sampling products of distance and radial speed and device for its implementation
RU2646854C2 (en) Method of radar-location determination of vertical speed of ballistic object and device for its implementation
RU2635657C2 (en) Detector of ballistic missile maneuver by fixed sampling of range-radial speed product
RU2679598C1 (en) Method of adaptive maintenance of radar objectives and device for its implementation
RU2707960C1 (en) Probability calculator of coordinate
RU2713627C1 (en) Calculator of an extrapolated coordinate and its least-squares variation rate

Legal Events

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

Effective date: 20180708