RU2717970C1 - Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects - Google Patents
Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2717970C1 RU2717970C1 RU2019131646A RU2019131646A RU2717970C1 RU 2717970 C1 RU2717970 C1 RU 2717970C1 RU 2019131646 A RU2019131646 A RU 2019131646A RU 2019131646 A RU2019131646 A RU 2019131646A RU 2717970 C1 RU2717970 C1 RU 2717970C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- objects
- values
- angles
- radar
- point
- Prior art date
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
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/46—Indirect determination of position data
- G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
-
- 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
- G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
-
- 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
- G01S13/72—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar
- G01S13/723—Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar by using numerical data
- G01S13/726—Multiple target tracking
-
- 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
- G01S13/87—Combinations of radar systems, e.g. primary radar and secondary radar
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
Description
Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах обзорной двухпозиционной радиолокации, обеспечивая снижение ошибок местоопределения авиационно-космических объектов (АКО), определение их скоростей, построение траекторий движения и повышение пространственной разрешающей способности.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in systems for survey two-position radar, providing a reduction in the errors of positioning of aerospace objects (AKO), determining their speeds, constructing motion paths and increasing spatial resolution.
В настоящее время основным источником информации о перемещении АКО в пространстве являются радиолокационные системы (РЛС), позволяющие решать задачи обнаружения, определения местоположения и измерения параметров траекторий объектов, а также распознавания их типов. Эти системы должны быть быстродействующими и высокоточными, так как современные АКО могут перемещаться по сложным траекториям с большими (в том числе гиперзвуковыми) скоростями.Currently, the main source of information on the movement of spacecraft in space are radar systems (radars) that allow solving the problems of detection, location and measurement of the parameters of the trajectories of objects, as well as recognition of their types. These systems must be high-speed and high-precision, since modern AKOs can move along complex trajectories with high (including hypersonic) speeds.
Наиболее распространенным типом РЛС являются активные однопозиционные системы, измеряющие дальности и угловые координаты (УК) объектов, то есть РЛС угломерно-дальномерного типа. Высокие точность измерения дальности и разрешающая способность по дальности в этих РЛС могут быть обеспечены путем использования зондирующих сигналов с внутриимпульсной угловой модуляцией и сжатием импульсов при приеме, а точность измерения УК обеспечивается применением в РЛС антенн с узкими диаграммами направленности (ДН). Ошибка местоопределения АКО в пространстве радиолокационными системами угломерно-дальномерного типа определяется, в основном, точностью измерения УК.The most common type of radar are active one-position systems that measure the ranges and angular coordinates (UK) of objects, that is, a radar-goniometer-type rangefinder. High accuracy of range measurement and range resolution in these radars can be achieved by using probing signals with intrapulse angular modulation and pulse compression during reception, and the accuracy of measuring the CC is ensured by the use of antennas with narrow radiation patterns in radars. The error in the location of AKOs in space by radar systems of the goniometric-rangefinder type is determined mainly by the accuracy of the measurement of the criminal code.
Лучшая точность угловых измерений может быть обеспечена, как известно, моноимпульсным методом [1 - Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.]. Необходимое быстродействие РЛС достигается за счет использования обзорных режимов работы, позволяющих одновременно определить координаты всех АКО, находящихся в зоне перекрытия парциальных ДН. Задача повышения точности измерения УК и расширения рабочей зоны при однопозиционной обзорной моноимпульсной пеленгации и повышения скорости измерений УК решена в предложенном ранее способе [2 - патент 2583849, РФ, G01S 3/14, H01Q 25/02. Способ цифровой обработки сигналов при обзорной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной пеленгации с использованием антенной решетки (варианты) и обзорный моноимпульсный амплитудный суммарно-разностный пеленгатор с использованием антенной решетки и цифровой обработки сигналов / Джиоев А.Л., Омельчук И.С, Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявл. 13.04.2015, опубл. 10.05.2016]. Этот способ и пеленгатор на его основе позволяют путем выбора угла разноса парциальных ДН и вида весовой функции (ВФ) сформировать пеленгационную характеристику (ПХ) устройства, практически линейную в рабочей зоне, равной ширине моноимпульсной группы лучей (МГЛ) по уровню половинной мощности, и обеспечить моноимпульсное измерение УК с точностью не хуже 0,01 от размера этой зоны.The best accuracy of angular measurements can be ensured, as is known, by the single-pulse method [1 - Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar - M .: Radio and communications, 1984. - 312 p.]. The required speed of the radar is achieved through the use of overview modes of operation, allowing you to simultaneously determine the coordinates of all AKOs located in the overlapping zone of partial radiation paths. The task of improving the accuracy of measuring the criminal code and expanding the working area with a single-position mono-pulse direction finding and increasing the speed of measuring the criminal code was solved in the previously proposed method [2 - patent 2583849, RF,
Однако способ [2] не предназначен для определения параметров траекторий АКО и скоростей их движения. Частично эта задача решена в [3 - Патент 2617830, РФ, G01S 11/00, G01S 11/10. Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Тюрин Д.А., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 11.04.2016, опубликован 28.04.2017]. В патенте [3] предложен способ локации, позволяющий определить в пассивном режиме (инверсным кинематическим угломерно-разностно-доплеровским способом при автосопровождении по УК и частоте) направление движения объекта (курсовой угол), величину модуля линейной скорости, значения наклонной дальности и траекторию его движения.However, the method [2] is not intended to determine the parameters of the AKO trajectories and their velocities. This problem was partially solved in [3 - Patent 2617830, Russian Federation, G01S 11/00, G01S 11/10. The method of passive one-position goniometric-difference-Doppler location of a radio-emitting object moving in space and a radar system for implementing this method / Dzhioev A.L., Omelchuk I.S., Tyurin D.A., Fominchenko G.L., Fominchenko G.G. ., Yakovlenko V.V. Declared April 11, 2016, published April 28, 2017]. In the patent [3], a location method is proposed that makes it possible to determine in passive mode (inverse kinematic goniometric-difference-Doppler method for auto tracking along the criminal code and frequency) the direction of the object’s movement (heading angle), the magnitude of the linear velocity module, the values of the inclined range and its trajectory .
Однако точность измерения этих параметров в [3] для местоопределения АКО не всегда достаточна.However, the accuracy of measurement of these parameters in [3] for the location of AKO is not always sufficient.
Существенное улучшение точности измерения местоположения АКО возможно при использовании нескольких разнесенных в пространстве РЛС, объединенных в многопозиционную систему [4 - Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. М.: Радио и связь. 1986. 264 с.]. Кроме этого, многопозиционные системы позволяют измерять вектор скорости объекта, увеличить разрешающую способность и повысить защищенность от активных и пассивных помех. Поэтому они представляют интерес для решения рассматриваемых проблем.A significant improvement in the accuracy of measuring the location of the AKO is possible when using several radars spaced in space, combined into a multi-position system [4 - Kondratyev B.C., Kotov AF, Markov LN Multiposition radio engineering systems. M .: Radio and communication. 1986. 264 p.]. In addition, multi-position systems make it possible to measure the object’s velocity vector, increase the resolution and increase protection from active and passive interference. Therefore, they are of interest for solving the problems under consideration.
Способ измерения координат с повышенной точностью с помощью многопозиционной РЛС известен, например, из [5 - Патент 2515571, РФ, G01S 13/46. Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолокационной системе / Машков Г.М., Борисов Е.Г. Заявлен 5.10.2012, опубликован 10.05.2014]. Он позволяет, кроме координат, определять скорость цели и ее ускорение. Для этого излучение зондирующих и прием отраженных сигналов осуществляют на каждой позиции системы, там же измеряют дальности до цели и скорости изменения дальности. Далее, как указано в [5], измеряют две суммы дальностей от одной позиции до цели и от цели до двух других позиций, а также три попарные разности дальностей и скорости их изменения, по которым вычисляют их уточненные значения по приведенным формулам.A method of measuring coordinates with increased accuracy using multi-position radar is known, for example, from [5 - Patent 2515571, RF, G01S 13/46. A method for determining the coordinates of a target in a three-position rangefinder radar system / Mashkov G.M., Borisov E.G. Announced on 10/10/2012, published on 05/10/2014]. It allows, in addition to coordinates, to determine the speed of the target and its acceleration. To do this, the radiation of the probes and the reception of the reflected signals are carried out at each position of the system, the ranges to the target and the rate of change of the range are also measured there. Further, as indicated in [5], two sums of ranges from one position to a target and from a target to two other positions are measured, as well as three pairwise differences of ranges and their rate of change, from which their updated values are calculated using the above formulas.
Однако в [5] не обеспечено определение направлений движения целей (объектов), углов пикирования (кабрирования), не строятся траектории их движения в пространстве. Также не рассмотрены способы улучшения разрешающей способности по УК, хотя это является важным направлением совершенствования РЛС, позволяющим осуществить селекцию элементов групповых объектов (ЭГО).However, in [5], the determination of the directions of movement of targets (objects), diving angles (cabrio) is not provided, the trajectories of their movement in space are not constructed. Also, ways to improve the resolution by CC are not considered, although this is an important direction for improving the radar, allowing the selection of elements of group objects (EGO).
Для раздельного наблюдения АКО необходимо селектировать отраженные сигналы по доплеровскому изменению частоты, направлению прихода или задержке. В типовых обзорных РЛС стробы сопровождения по дальности и углам существенно различаются - размер строба по дальности намного меньше размера строба по УК [6 - патент 2480782, РФ. Способ и устройство разрешения движущихся целей по угловым направлениям в обзорных РЛС / Ирхин В.И., Замятина И.Н. Заявл. 6.10.2011, опубл. 27.04.2013]. Для обеспечения же улучшенных характеристик РЛС разрешение по угловым координатам (в линейном измерении) должно быть близким к разрешению по дальности. Линейное разрешение составляет в [6] на дальности D величину где ϑ0,5 - ширина ДН по уровню минус 3 дБ. Так как при равномерном распределении поля по апертуре антенны ϑ0,5=λ/d (d - размер апертуры, λ - длина волны), то линейное разрешение составляет Поэтому очевидный путь улучшения разрешающей способности по УК - увеличение размера апертуры антенны или использование многопозиционных систем.For separate observation of AKO, it is necessary to select the reflected signals by Doppler frequency change, direction of arrival or delay. In typical surveillance radars, tracking gates in range and angles differ significantly - the size of the strobe in range is much smaller than the size of the strobe in the criminal code [6 - patent 2480782, RF. Method and device for resolving moving targets in angular directions in surveillance radars / Irkhin V.I., Zamyatina I.N. Claim 6.10.2011, publ. 04/27/2013]. To provide improved radar characteristics, the resolution in angular coordinates (in linear measurement) should be close to the resolution in range. The linear resolution in [6] at range D is where ϑ 0.5 is the beam width at the level of minus 3 dB. Since with a uniform field distribution over the antenna aperture ϑ 0.5 = λ / d (d is the aperture size, λ is the wavelength), the linear resolution is Therefore, an obvious way to improve the resolution in terms of criminal code is to increase the size of the aperture of the antenna or to use multi-position systems.
Недостатком способа [6] является отсутствие операций по определению параметров траекторий целей.The disadvantage of this method [6] is the lack of operations to determine the parameters of the trajectories of targets.
Известен способ [7 - патент 2279105, РФ, G01S 13/42, G01S 13/72. Комплексный способ определения координат и параметров траекторного движения авиационно-космических объектов, наблюдаемых группировкой станций слежения / Мамошин В.Р. Заявл. 2.08.2004, опубл. 27.06.2006]. В нем на взаимодействующих станциях синхронно измеряют координаты объектов, получают избыточную информацию о параметрах траекторного движения наблюдаемых объектов и «передают ее по межстанционным дуплексным каналам связи на пункты контроля воздушно-космического пространства, где их представляют в единой земной базисной системе координат», и после статистической обработки получают уточненные оценки параметров траекторного движения объектов.The known method [7 - patent 2279105, RF, G01S 13/42, G01S 13/72. A complex method for determining the coordinates and parameters of the trajectory movement of aerospace objects observed by a group of tracking stations / Mamoshin V.R. Claim 2.08.2004, publ. 06/27/2006]. In it, at the interacting stations, the coordinates of the objects are synchronously measured, redundant information is obtained about the parameters of the trajectory movement of the observed objects, and "they are transmitted via inter-station duplex communication channels to control centers of aerospace space, where they are presented in a single terrestrial basic coordinate system", and after the statistical processing receive updated estimates of the parameters of the trajectory movement of objects.
К недостаткам [7] относятся:The disadvantages [7] include:
- излишние затраты времени на статистическую обработку избыточной неравноточной информации о параметрах движения объектов;- excessive time spent on the statistical processing of excess unequal information about the parameters of the movement of objects;
- использование при расчетах на горизонтальной плоскости значений наклонных дальностей и пространственных скоростей вместо значений их проекций на эту плоскость, что вносит дополнительные погрешности при построении траекторий движения.- the use in the calculations on the horizontal plane of the values of the inclined ranges and spatial velocities instead of the values of their projections onto this plane, which introduces additional errors when constructing the motion paths.
Таким образом, улучшение точности определения координат и траекторий авиационно-космических объектов, а также их углового разрешения, при локации в расширенной рабочей зоне и сокращение числа позиций радиолокационной системы является актуальным.Thus, improving the accuracy of determining the coordinates and trajectories of aerospace objects, as well as their angular resolution, when locating in an expanded working area and reducing the number of positions of the radar system is relevant.
Минимальным числом позиций в многопозиционных РЛС являются две, и такие РЛС называют двухпозиционными. Известен способ двухпозиционной радиолокации воздушных объектов [8 - Справочник по радиолокации. Под редакцией М. Сколника. Т. 4. Радиолокационные станции и системы. М.: Сов. радио. 1978. 264 с.], [9 - Справочник по радиолокации. Под редакцией М.И. Сколника. Книга 2. М.: Техносфера. 2014. 680 с.]. Аналогом заявляемого изобретения является способ, более подробно описанный и поясненный рис. 6а [8. С. 204-205]. Определение положения объекта осуществляется за счет измерения расстояний до него и его угловых координат с двух позиций, разнесенных на величину базы d.The minimum number of positions in multi-position radars are two, and such radars are called on-off radars. A known method of on-off radar of airborne objects [8 - Reference radar. Edited by M. Skolnik. T. 4. Radar stations and systems. M .: Sov. radio. 1978. 264 p.], [9 - Handbook of radar. Edited by M.I. Skolnik.
К недостаткам аналога [8] относятся:The disadvantages of the analogue [8] include:
- зависимость точности определения местоположения объектов от точности измерения угловых координат;- the dependence of the accuracy of determining the location of objects from the accuracy of measuring angular coordinates;
- отсутствие операций по определению параметров траекторий объектов.- lack of operations to determine the parameters of the trajectories of objects.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому предложению является способ, описанный в [10 - Оценивание дальности и скорости в радиолокационных системах. Часть 3. Под редакцией B.C. Вербы и В.И. Меркулова. М.: Радиотехника. 2010. 468 с. С. 263-364], принятый за прототип. Заявляемому предложению соответствует 3-й тип РЛС по классификации [10], они названы полуактивными [10, стр. 264]. В этих РЛС зондирующий сигнал излучается с одной из позиций, а отраженный сигнал принимается на каждой позиции. По результатам измерений оцениваются дальность и скорость [10, стр. 290-295] перемещения объектов.The closest in technical essence to the claimed proposal is the method described in [10 - Estimation of range and speed in radar systems.
Недостатками прототипа [10] являются:The disadvantages of the prototype [10] are:
- низкая точность вычислений местоположения воздушных целей (объектов), определяемая точностью измерения УК;- low accuracy in calculating the location of air targets (objects), determined by the accuracy of the measurement of the criminal code;
- зависимость точности определения параметров их траекторий (векторов скорости, курсовых углов) от ошибок измерения УК.- the dependence of the accuracy of determining the parameters of their trajectories (velocity vectors, heading angles) from measurement errors of the criminal code.
Технических решений, устраняющих эти недостатки при определении в расширенной рабочей зоне координат и траекторий перемещающихся в пространстве АКО, авторами предлагаемого изобретения не обнаружено.Technical solutions that eliminate these shortcomings in determining the coordinates and trajectories moving in the AKO space in the extended working area are not found by the authors of the invention.
Технической проблемой является улучшение точности местоопределения АКО и разрешающей способности системы при определении параметров движения и траекторий АКО, а также улучшение ее помехозащищенности при двухпозиционной радиолокации.The technical problem is to improve the accuracy of the location of the AKO and the resolution of the system when determining the parameters of motion and trajectories of the AKO, as well as the improvement of its noise immunity with on-off radar.
Для решения указанной технической проблемы предлагается способ обзорной трехкоординатной двухпозиционной латерационной радиолокации АКО, для чегоTo solve this technical problem, a method for an overview three-coordinate two-position lateral radar AKO is proposed, for which
образуют двухпозиционную радиолокационную систему в составе активного трехкоординатного радиолокатора, расположенного в точке 0 - начале системы координат, и ретранслятора отраженных от объектов сигналов, расположенного в точке В на оси абсцисс х на расстоянии d от начала координат,form a two-position radar system consisting of an active three-coordinate radar located at point 0 - the beginning of the coordinate system, and a repeater of signals reflected from objects located at point B on the x-axis at a distance d from the origin,
используют в радиолокаторе цифровую антенную решетку или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов, применяя на ее раскрыве весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу парциальных лучей с углами смещения βсм и εсм по азимуту и углу места соответственно, обеспечивающими получение пеленгационной характеристики, линейной в рабочей зоне ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и перекрывающей всю ширину упомянутой моноимпульсной группы лучей,they use a digital antenna array or an antenna array with digital signal processing in the radar, using the Hamming weight function on its aperture, form a monopulse group of partial beams with offset angles of β cm and ε cm in azimuth and elevation, respectively, providing a direction-finding characteristic linear in the working area Δβ HR in azimuth and Δε HR in elevation and overlapping the entire width of the aforementioned monopulse group of rays,
разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление моноимпульсной группы лучей радиолокатора в центры этих участков, излучая зондирующие импульсы и принимая отраженные от лоцируемых объектов сигналы, осуществляют обзор упомянутой области и определяют пространственное положение всех объектов, перемещающихся в пространстве по траекториям с произвольными углами пикирования или кабрирования, запоминают текущие значения их наклонных дальностей R0,k, где - номера точек Ak на траекториях объектов, и оценочные значения их угловых координат - азимута и угла места вычисляемых относительно упомянутого равносигнального направления путем решения линейных пеленгационных уравнений,divide the given region of the space survey into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the equal-signal direction of the monopulse group of radar rays to the centers of these sections, emitting sounding pulses and receiving signals reflected from the objects being located, review the said region and determine spatial position of all objects moving in space along trajectories with arbitrary diving or pitching angles, remember the current values and x inclined ranges R 0, k , where - numbers of points A k on the trajectories of objects, and estimated values of their angular coordinates - azimuth and elevation calculated relative to said equal-signal direction by solving linear direction-finding equations,
используют в ретрансляторе приемную антенну с осесимметричной диаграммой направленности, ширина которой в азимутальной и угломестной плоскостях близка к соответствующей ширине диаграммы направленности суммарного канала антенной решетки радиолокатора,using a receiving antenna in the repeater with an axisymmetric radiation pattern, the width of which in the azimuthal and elevation planes is close to the corresponding width of the radiation pattern of the total channel of the radar antenna array,
рассчитывают оценочные прямоугольные координаты объектов относительно точки стояния активного радиолокатора, пересчитывают их к точке стояния ретранслятора, определяют оценочные значения азимутов и углов места объектов относительно точки стояния ретранслятора, производят наведение антенны ретранслятора на каждый объект, принимают и ретранслируют отраженные от них сигналы в направлении активного радиолокатора, измеряют длительность задержки распространения зондирующих сигналов по пути радиолокатор - объект - ретранслятор - радиолокаторcalculate the estimated rectangular coordinates of the objects relative to the standing point of the active radar, recount them to the standing point of the repeater, determine the estimated azimuths and elevation objects relative to the standing point of the repeater, point the repeater antenna at each object, receive and relay the signals reflected from them in the direction of the active radar, measure the propagation delay time of the probing signals along the radar - object - relay - radar
где с = 299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves.
Согласно изобретению,According to the invention,
вычисляют значения дальностей RB,k объектов относительно точки стояния ретранслятораcalculate the values of the ranges R B, k objects relative to the standing point of the repeater
определяют значения абсцисс объектов для точек Ak траекторийdetermine the abscissa of objects for points A k of the trajectories
и точные значения косинусов угловand exact values of the cosines of the angles
на наклонных плоскостях 0Akxk между осью абсцисс и наклонными дальностями R0,k,on inclined planes 0A k x k between the abscissa axis and the inclined ranges R 0, k ,
вычисляют на наклонных плоскостях 0AkD, проходящих через вспомогательную точку D на оси ординат у, отстоящую от начала координат на расстояние d, значения косинусов угловcalculate on the inclined planes 0A k D passing through the auxiliary point D on the y-axis, located at a distance d from the origin, the values of the cosines of the angles
между наклонными дальностями R0,k и осью ординат и значения дальностей RD,k от точки D до объектов какbetween the inclined ranges R 0, k and the ordinate axis and the values of the ranges R D, k from point D to objects as
определяют средние за М зондирований значения дальностей RD,k какdetermine the average over M soundings of the range values R D, k as
вычисляют и запоминают усредненные значения прямоугольных координат АКОcalculate and remember the average values of the rectangular coordinates of the AKO
определяющие совместно с абсциссой xk их местоположение в пространстве, а также усредненные значения угловых координатdetermining together with the abscissa x k their location in space, as well as the averaged values of the angular coordinates
повторяют вышеприведенные вычисления для точек Ak+1 траекторий объектов в моменты времени tk+1, запоминают их значения и определяют приращения прямоугольных координат объектов за время обзора Тобз=tk+1-tk=Δtk+1,k,repeat the above calculations for points A k + 1 of the trajectories of objects at time t k + 1 , remember their values and determine the increments of the rectangular coordinates of the objects during the review T review = t k + 1 -t k = Δt k + 1, k ,
вычисляют расстояния, пройденные объектами за интервал времени Тобз calculate the distances traveled by objects for the time interval T review
модули скоростей движения объектовmodules of the speed of movement of objects
значения пространственных курсовых угловspatial heading angles
и значения углов пикирования или кабрированияand values of diving or cabling angles
периодически повторяя операции по обзору заданного сектора пространства, измерению первичных параметров, таких как дальности и угловые координаты, и расчету параметров движения, а именно, курсовых углов, векторов скорости и углов пикирования или кабрирования, для всех лоцируемых объектов, строят траектории их движения, аппроксимируя их векторными отрезками periodically repeating the operations of reviewing a given sector of space, measuring primary parameters, such as ranges and angular coordinates, and calculating motion parameters, namely, course angles, velocity vectors, and diving or cabling angles, for all located objects, construct their motion paths, approximating their vector segments
Техническим результатом, достигаемым при использовании предлагаемого изобретения, является определение значений дальностей, угловых координат, модулей скоростей движения АКО, пространственных курсовых углов, углов пикирования или кабрирования и траекторий их движения, а также структура радиолокационной системы, реализующей предложенный способ.The technical result achieved by using the present invention is to determine the values of ranges, angular coordinates, absolute velocity moduli of AKO, spatial heading angles, diving or cabling angles and their motion paths, as well as the structure of the radar system that implements the proposed method.
Предлагаемое изобретение не известно в современной радиотехнике, а также не известны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с совокупностью признаков, отличающей заявляемое решение от прототипа, а также имеющих свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения. Поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями и, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».The present invention is not known in modern radio engineering, and information sources containing information about similar technical solutions having features similar to the set of features distinguishing the claimed solution from the prototype, as well as having properties matching the properties of the claimed solution, are also not known. Therefore, we can assume that it has significant differences and, therefore, meets the criteria of "novelty" and "inventive step".
Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:The invention is illustrated by the following figures:
фигура 1 - геометрия задачи в прямоугольной системе координат;figure 1 - the geometry of the problem in a rectangular coordinate system;
фигура 2 - структурная схема системы, реализующей предложенный способ.figure 2 is a structural diagram of a system that implements the proposed method.
При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность операций.When implementing the proposed method, the following sequence of operations is performed.
1. Образуют двухпозиционную радиолокационную систему в составе активного трехкоординатного радиолокатора, расположенного в точке 0 - начале системы координат, и ретранслятора отраженных от объектов сигналов, расположенного в точке В на оси абсцисс х на расстоянии d от начала координат и соединенного с радиолокатором каналом связи для управления наведением антенны ретранслятора.1. Form a two-position radar system as part of an active three-coordinate radar located at point 0 - the beginning of the coordinate system, and a repeater of signals reflected from objects, located at point B on the abscissa axis x at a distance d from the origin and connected to the radar by a communication channel for control pointing the antenna of the repeater.
2. Используют в радиолокаторе цифровую антенную решетку или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов, применяя на ее раскрыве весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу парциальных лучей с углами смещения βсм и εсм по азимуту и углу места соответственно, обеспечивающими получение пеленгационной характеристики, линейной в рабочей зоне ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и перекрывающей всю ширину упомянутой моноимпульсной группы лучей. Величины ΔβПХ и ΔεПХ обоснованы в патенте [2].2. Use a digital antenna array or an antenna array with digital signal processing in the radar, using the Hamming weight function on its aperture, form a monopulse group of partial beams with offset angles of β cm and ε cm in azimuth and elevation angle, respectively, providing direction-finding characteristics linear in the working area Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and overlapping the entire width of the monopulse group of rays. Values of Δε and Δβ HRP HRP substantiated in the patent [2].
3. Разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление моноимпульсной группы лучей радиолокатора в центры этих участков, излучая зондирующие импульсы и принимая отраженные от лоцируемых объектов сигналы, осуществляют обзор упомянутой области и определяют пространственное положение всех объектов, перемещающихся в пространстве по траекториям с произвольными углами пикирования или кабрирования, запоминают текущие значения их наклонных дальностей R0,k, где - номера точек Ak на траекториях объектов, и оценочные значения их угловых координат - азимута и угла места вычисляемых относительно упомянутого равносигнального направления путем решения линейных пеленгационных уравнений.3. The given area of space is divided into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the equal-signal direction of the monopulse group of radar beams to the centers of these sections, emitting sounding pulses and receiving signals reflected from the located objects, review this area and determine the spatial position of all objects moving in space along trajectories with arbitrary diving or pitching angles, remember the current values their inclined ranges R 0, k , where - numbers of points A k on the trajectories of objects, and estimated values of their angular coordinates - azimuth and elevation calculated relative to said equal-signal direction by solving linear direction-finding equations.
4. Используют в ретрансляторе приемную антенну с осесимметричной диаграммой направленности, ширина которой в азимутальной и угломестной плоскостях близка к соответствующей ширине диаграммы направленности суммарного канала антенной решетки радиолокатора.4. Use a receiving antenna in the repeater with an axisymmetric radiation pattern, the width of which in the azimuthal and elevation planes is close to the corresponding width of the radiation pattern of the total channel of the radar antenna array.
5. Рассчитывают оценочные прямоугольные координаты объектов относительно точки стояния активного радиолокатора, пересчитывают их к точке стояния ретранслятора, определяют оценочные значения азимутов и углов места объектов относительно точки стояния ретранслятора, производят наведение антенны ретранслятора на каждый объект, принимают и ретранслируют отраженные от них сигналы в направлении активного радиолокатора.5. Calculate the estimated rectangular coordinates of the objects relative to the standing point of the active radar, recount them to the standing point of the repeater, determine the estimated azimuths and elevation objects relative to the standing point of the repeater, point the repeater antenna at each object, receive and relay the signals reflected from them in the direction of the active radar.
Измеряют длительность задержки распространения зондирующих сигналов по пути радиолокатор - объект - ретранслятор - радиолокаторMeasure the duration of the propagation delay of the probing signals along the radar - object - repeater - radar path
где с = 299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves.
6. Вычисляют значения дальностей RB,k объектов относительно точки стояния ретранслятора6. Calculate the values of the ranges R B, k objects relative to the point of standing of the repeater
7. Определяют значения абсцисс объектов для точек Ak траекторий7. Determine the abscissa of the objects for points A k of the trajectories
и точные значения косинусов угловand exact values of the cosines of the angles
на наклонных плоскостях 0Akxk между осью абсцисс и наклонными дальностями R0,k.on inclined planes 0A k x k between the abscissa axis and the inclined ranges R 0, k .
8. Вычисляют на наклонных плоскостях 0AkD, проходящих через вспомогательную точку D на оси ординат у, отстоящую от начала координат на расстояние d, значения косинусов углов8. Calculate on the inclined planes 0A k D passing through the auxiliary point D on the y-axis, the distance d of the coordinates from the origin, the values of the cosines of the angles
между наклонными дальностями R0,k и осью ординат и значения дальностей RD,k от точки D до объектовbetween the inclined ranges R 0, k and the ordinate axis and the values of the ranges R D, k from point D to objects
9. Определяют средние за М зондирований значения дальностей RD,k 9. Determine the average over M soundings of the range values R D, k
10. Вычисляют и запоминают усредненные значения прямоугольных координат АКО10. Calculate and store the average values of the rectangular coordinates of the AKO
определяющие совместно с абсциссой xk их местоположение в пространстве, а также усредненные значения угловых координатdetermining together with the abscissa x k their location in space, as well as the averaged values of the angular coordinates
11. Повторяют вышеприведенные вычисления для точек Ak+1 траекторий объектов в моменты времени tk+1, запоминают их значения и определяют приращения прямоугольных координат объектов за время обзора Тобз=tk+1-tk=Δtk+1,k,11. Repeat the above calculations for points A k + 1 of the trajectories of objects at time t k + 1 , remember their values and determine the increments of the rectangular coordinates of the objects during the review T review = t k + 1 -t k = Δt k + 1, k ,
12. Вычисляют расстояния, пройденные объектами за интервал времени Тобз 12. Calculate the distances traveled by objects for the time interval T review
модули скоростей движения объектовmodules of the speed of movement of objects
значения пространственных курсовых угловspatial heading angles
и значения углов пикирования или кабрированияand values of diving or cabling angles
13. Периодически повторяя операции по обзору заданного сектора пространства, измерению первичных параметров, таких как дальности и угловые координаты, и расчету параметров движения, а именно, курсовых углов, векторов скорости и углов пикирования или кабрирования, для всех лоцируемых объектов, строят траектории их движения, аппроксимируя их векторными отрезками 13. Periodically repeating the operations of reviewing a given sector of space, measuring primary parameters, such as ranges and angular coordinates, and calculating motion parameters, namely, course angles, velocity vectors and dive or pitch angles, for all located objects, construct their motion paths approximating them by vector segments
Примером системы, реализующей предложенный способ, является обзорная трехкоординатная двухпозиционная латерационная радиолокационная система, структурная схема которой приведена на фигуре 2, где приняты следующие обозначения:An example of a system that implements the proposed method is a survey three-coordinate two-position lateral radar system, the structural diagram of which is shown in figure 2, where the following notation:
1 - радиолокатор (РЛ);1 - radar (RL);
2 - ретранслятор (РТ);2 - repeater (RT);
3 - центральный пункт управления (ЦПУ);3 - central control center (CPU);
4 - передатчик (ПРД);4 - transmitter (PRD);
5 - блок делителей мощности (БДМ);5 - block power dividers (PM);
6 - блок приемо-передающих модулей (БППМ);6 - block transceiver modules (BPPM);
7 - антенная решетка (AP1);7 - antenna array (AP 1 );
8 - синхронизатор (СХ);8 - synchronizer (CX);
9 - синтезатор частот (СЧ1);9 - frequency synthesizer (MF 1 );
10 - устройство управления (УУ1);10 - control device (UU 1 );
11 - устройство запоминания отсчетов весовой функции (УЗОВФ);11 - a device for storing samples of the weight function (UZVF);
12 - вычислитель пеленгационных характеристик (ВПХ);12 - calculator direction finding characteristics (VPH);
13 - вычислитель углов смещения максимумов ДН в МГЛ от РСН и коэффициентов разложения функции, описывающей ПХ (ВУСКР);13 - calculator of the angles of displacement of the maxima of the MD in the MGL from RSN and the decomposition coefficients of the function describing the HRP (VUSKR);
14 - блок умножителей и маршрутизатор потока данных (БУМП1);14 - block multipliers and router data stream (BUMP 1 );
15 - диаграммообразующее устройство (ДОУ1);15 - chart-forming device (DOU 1 );
16 - блок обнаружителей и измерителей дальностей (БОИД);16 - block detectors and range meters (BOID);
17 - блок измерителей угловых рассогласований (БИУР);17 - block measuring angular misalignment (BIUR);
18 - приемо-передающее устройство обмена данными (ППУ1);18 - transceiver data exchange device (PPU 1 );
19 - антенная решетка (АР2);19 - antenna array (AR 2 );
20 - блок приемных модулей (БПМ);20 - block receiving modules (BPM);
21 - блок умножителей и маршрутизатор потока данных (БУМП2);21 - a block of multipliers and a data stream router (BUMP 2 );
22 - синтезатор частот (СЧ2);22 - frequency synthesizer (MF 2 );
23 - диаграммообразующее устройство (ДОУ2);23 - chart-forming device (DOU 2 );
24 - устройство управления (УУ2);24 - control device (UU 2 );
25 - блок фильтров (БФ);25 - filter block (BF);
26 -передающее устройство ретрансляции сигналов (ПУ);26 transmitting device for relaying signals (PU);
27 - приемо-передающее устройство обмена данными (ППУ2);27 - transceiver data exchange device (PPU 2 );
28 - приемо-передающее устройство обмена данными (ППУ3);28 - transceiver data exchange device (PPU 3 );
29 - приемо-передающее устройство обмена данными (ППУ4);29 - transceiver data exchange device (PPU 4 );
30 - устройство интерфейсное (УИ);30 - interface device (UI);
31 - блок формирования меток единого времени (БФМЕВ);31 - block forming labels of a single time (BFMEV);
32 - блок вычислителя координат наведения ретранслятора (БВКНР);32 is a block of the transmitter coordinates of the guidance of the repeater (BVKNR);
33 - блок вычислителя дальностей объект - ретранслятор (БВДОР);33 - unit of the range calculator object - repeater (BVDOR);
34 - блок вычислителя усредненных прямоугольных координат (БВУПК);34 - block calculator averaged rectangular coordinates (BVUPK);
35 - блок вычислителя параметров движения объектов (БВПДО);35 - block calculator parameters of the movement of objects (BVPDO);
36 - блок вычислителя траекторий движения объектов (БВТДО).36 - block calculator trajectories of the movement of objects (BVTDO).
На фигуре 2 использованы дополнительные сокращения:The figure 2 used additional abbreviations:
ИД - исходные данные,ID - source data,
КС - канал связи,KS - communication channel,
КУ - команда управления,KU - management team,
ПД - поток данных,PD - data stream,
PC - ретранслируемый сигнал,PC - relay signal
СГ - сигнал гетеродина,SG - the signal of the local oscillator,
СИ - синхроимпульс,SI - sync pulse
СП - сигнал передатчика.SP is the signal of the transmitter.
Обзорная трехкоординатная двухпозиционная РЛС содержит (фигура 2) РЛ 1 и РТ 2, соединенные с ЦПУ 3 дуплексными КС 1 и КС 2, соответственно. В состав РЛ 1 входит ПРД 4, выход которого подключен ко входу БДМ 5, выходы которого соединены с входами 1вх…Ωвх БППМ 6. Входы-выходы 1вв…Ωвв БППМ 6 соединены с одноименными входами-выходами AP1 7, а выходы 1вых…Ωвых БППМ 6 подключены к сигнальным входам 1вх…Ωвх БУМП1 14.Survey three-coordinate two-position radar contains (figure 2)
Первый выход СХ 8 соединен со вторым входом ПРД 4, первый вход которого подключен к первому выходу СЧ1 9, второй выход которого соединен с к первым управляющим входом 1у БУМП1 14, а ко второму управляющему входу 2у БУМП1 14 подключен второй выход УУ1 10, первый выход которого соединен со входом СЧ1 9.The first output of
Второй выход СХ 8 соединен с третьим управляющим входом 3у БУМП1 14, а третий выход СХ 8 - со вторым входом БОИД 16. Четвертый выход СХ 8 подключен к первому входу ППУ1 18. Ко входу СХ 8 подключен пятый выход УУ1 10. Сигнальный выход БУМП1 14 подключен к сигнальному входу ДОУ1 15, первый выход которого подключен к первому входу БОИД 16, а второй выход - ко входу БИУР 17, выход которого соединен с седьмым входом УУ1 10. К шестому входу УУ1 10 подключен выход БОИД 16. Третий выход УУ1 10 соединен с первыми управляющими входами 1у БППМ 6 и ДОУ1 15, а четвертый выход УУ1 10 - со вторым управляющим входом 2у ДОУ1 15.The second output of
Восьмой выход УУ1 10 подключен к пятому входу ППУ1 18, четвертый выход которого соединен с девятым входом УУ1 10. Десятый выход УУ1 10 подключен ко входу УЗОВФ 11, первый выход которого подключен к первому входу ВПХ 12, а второй выход - к одиннадцатому входу УУ1 10. Двенадцатый выход УУ1 10 подключен ко второму входу ВПХ 12, выход которого соединен со входом ВУСКР 13. Выход ВУСКР 13 подключен к тринадцатому входу УУ1 10.The eighth output of
Второй вход и третий выход ППУ1 18 соединены через КС1 со вторым выходом и первым входом ППУ3 28, входящего в состав ЦПУ 3.The second input and the third output of the
В состав РТ 2 входит АР2 19, выходы 1вых…Nвых которой подключены ко входам 1вх…Nвх БПМ 20, выходы 1вых…Nвых которого соединены с входами 1вх…Nвх БУМП2 21. Выход БУМП2 21 подключен к первому входу ДОУ2 23, третий выход которого соединен с первым входом БФ 25. Первый вход БУМП2 21 подключен к выходу СЧ2 22, вход которого соединен с первым выходом УУ2 24. Второй выход УУ2 24 подключен к первому входу БПМ 20 и ко вторым входам БУМП2 21, ДОУ2 23 и БФ 25. Третий выход БФ 25 соединен с третьим входом УУ2 24.The structure of
Четвертый выход УУ2 24 соединен со входом ПУ 26, выход которого через КС2 соединен первым входом ППУ4 29, входящего в состав ЦПУ 3. Пятый вход-выход УУ2 24 через КС2 соединен со вторым входом-выходом ППУ4 29.The fourth output of the
Третий вход и четвертый выход ППУ3 28 подключены соответственно к четвертому выходу и третьему входу УИ 30, а третий вход и четвертый выход ППУ4 29 - к шестому выходу и пятому входу УИ 30, к седьмому входу которого подключен выход БФМЕВ 31. Первый вход и второй выход УИ 30 подключены соответственно к четвертому выходу и третьему входу ППУ2 27, первый выход и второй вход которого являются границей РЛС (соединяются с вышестоящей системой). Первый вход и второй выход БВКНР 32 подключены соответственно к восьмому выходу и девятому входу УИ 30, а первый вход и второй выход БВДОР 33 - соответственно к десятому выходу и одиннадцатому входу УИ 30.The third input and the fourth output of the
В состав РЛС введены вновь БВУПК 34, БВПДО 35 и БВТДО 36. Первый вход и второй выход БВУПК 34 подключены соответственно к двенадцатому выходу и тринадцатому входу УИ 30, а первый вход и второй выход БВПДО 35 - к четырнадцатому выходу и пятнадцатому входу УИ 30. Первый вход и второй выход БВТДО 36 подключены соответственно к шестнадцатому выходу и семнадцатому входу УИ 30.The BVUPK 34,
РЛС работает следующим образом.Radar works as follows.
Радиолокатор 1 и ретранслятор 2 размещены на местности так, что образуется двухпозиционная РЛС с базой d, ориентированной по оси абсцисс системы координат 0xyz (фигура 1). При этом РЛ 1 находится в точке 0 (начале координат), а РТ 2 - в точке В на оси абсцисс. Лоцируемый объект находится в точке А1 (начальное положение) и на локальном участке траектории движется прямолинейно и равномерно с произвольным углом пикирования (кабрирования) над поверхностью земли, которая считается плоской. Если объект движется по криволинейной траектории, то осуществляется ее кусочно-линейная аппроксимация. АКО движется в пространстве со скоростью V, являющейся модулем вектора скорости V.
В радиолокаторе 1 в качестве АР1 7 применяют цифровую антенную решетку или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов и, используя на ее раскрыве весовую функцию Хэмминга, формируют в пространстве моноимпульсную группу парциальных лучей с общим фазовым центром. При этом обеспечивают специальные углы смещения βсм и εсм их максимумов от РСН для получения пеленгационной характеристики, линейной в рабочей зоне ΔβПХ по азимуту и βεПХ по углу места и перекрывающей всю ширину упомянутой МГЛ.In
После включения электропитания команда управления с первого выхода УУ1 10 радиолокатора 1 подается на вход СЧ1 9, где синтезируются сигнал передатчика, который с первого выхода СЧ1 9 поступает на первый вход ПРД 4, и сигнал гетеродина, который со второго выхода СЧ1 9 поступает на первый управляющий вход 1у БУМП1 14.After the power is turned on, the control command from the first output of the
По командам управления с пятого выхода УУ1 10, поступающим на вход СХ 8, с его первого выхода на второй вход ПРД 4 подаются синхроимпульсы, которые подаются также со второго выхода СХ 8 на третий управляющий вход 3у БУМП1 14, и с третьего выхода СХ 8 - на второй вход БОИД 16, а также с четвертого выхода СХ 8 - на первый вход ППУ1 18. При поступлении синхроимпульсов на ПРД 4 он начинает генерировать зондирующие импульсы, которые с его выхода подаются через БДМ 5 на входы 1вх…Ωвх БППМ 6, в котором эти импульсы усиливаются в канальных усилителях мощности каждого приемо-передающего модуля этого блока и, после прохождения через канальные циркуляторы, поступают с входов-выходов 1вв…Ωвв на входы-выходы 1вв…Ωвв AP1 7. Антенные элементы AP1 7 излучают зондирующие импульсы в заданную область пространства.According to the control commands from the fifth output of
Отраженные от лоцируемых АКО сигналы принимают антенными элементами АР1 7 и направляют в БППМ 6, где после прохождения через циркуляторы в каждом модуле они усиливаются в последовательно включенных малошумящем усилителе (МШУ) и преобразуются в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) на промежуточную частоту. Для этого со второго выхода УУ1 10 на второй управляющий вход 2у БУМП1 14 подаются команды управления, а с третьего выхода УУ1 10 команды управления подаются на первые управляющие входы 1у БППМ 6 и ДОУ1 15. По этим командам осуществляется преобразование частоты принятых сигналов, их дискретизация и формирование потока данных, а в ДОУ1 15 происходит формирование диаграммы направленности.The signals reflected from the located AKOs are received by the
С выходов 1вых…Ωвых БППМ 6 отсчеты смеси эхо-сигналов и шумов подаются на сигнальные входы 1вх…Ωвх БУМП1 14, в котором формируется поток данных, направляемых на вход ДОУ1 15.The
В ДОУ1 15 осуществляется весовая обработка этого потока данных путем умножения их на отсчеты W(x, у) функции Хэмминга и формируется МГЛ с общим фазовым центром. Для этого с четвертого выхода УУ1 10 на второй управляющий вход 2у ДОУ1 15 направляют значения ΔβПХ и ΔεПХ, на этот же вход из УУ1 10 направляют отсчеты ВФ и коэффициенты разложения функции, описывающей ПХ. Отсчеты ВФ извлекаются из УЗОВФ 11 по команде управления, поступающей с десятого выхода УУ1 10, они подаются со второго выхода УЗОВФ 11 на одиннадцатый вход УУ1 10. С первого выхода УЗОВФ 11 на первый вход ВПХ 12 подаются отсчеты ВФ, а на второй вход - ИД с двенадцатого выхода УУ1 10. Значения ПХ с выхода ВПХ 12 направляются на вход ВУСКР 13, где вычисляются углы смещения максимумов ДН в МГЛ от РСН, которые вместе с коэффициентами разложения функции, описывающей ПХ, подаются на тринадцатый вход УУ1 10.In
С первого выхода ДОУ1 15 суммарный сигнал поступает на первый вход БОИД 16, где определяют, с учетом поступающего на второй вход БОИД 16 синхроимпульсов, время запаздывания эхо-сигналов и дальности до лоцируемых объектов, эти данные с выхода БОИД 16 направляют на шестой вход УУ1 10. Со второго выхода ДОУ1 15 значения углов отклонения от РСН подаются на вход БИУР 17, где вычисляются значения приращений азимутов и углов места, которые с выхода БИУР 17 поступают на седьмой вход УУ1 10.From the first output of the
Через восьмой выход и девятый вход УУ1 10 осуществляют обмен данными с ППУ1 18. Через третий выход и второй вход ППУ1 18, затем через КС 1 производят обмен данными с ППУ3 28 и, затем, с УИ 30 из состава ЦПУ 3.Through the eighth output and the ninth input of
В ретрансляторе 2 используют антенную решетку АР2 19, антенными элементами которой также, как и элементами AP1 7, принимают отраженные от лоцируемых АКО эхо-сигналы. После включения электропитания принятые сигналы с выходов 1вых…Nвых АР2 19 поступают на входы 1вх…Nвх БПМ 20, где после прохождения циркуляторов усиливаются в канальных МШУ и далее преобразуются на промежуточную частоту, а затем подвергается аналого-цифровому преобразованию. С выходов 1вых…Nвых БПМ 20 отсчеты смеси эхо-сигналов и шумов подаются на сигнальные входы 1вх…Nвх БУМП2 21, где формируется соответствующий поток данных, направляемый на первый вход ДОУ2 23.In
С первого выхода УУ2 24 ретранслятора 2 команда управления подается на вход СЧ2 22, где синтезируется сигнал гетеродина, который с выхода СЧ2 22 поступает на первый вход БУМП2 21. На вторые входы БУМП2 21, ДОУ2 23, БФ 25 и первый вход БПМ 20 подаются команды управления, по которым осуществляется усиление принятых сигналов, преобразование частоты и маршрутизация потока данных, а в ДОУ2 23 формируется осесимметричная диаграмма направленности, ширина которой в азимутальной и угломестной плоскостях близка к соответствующей ширине диаграммы направленности суммарного канала радиолокатора 1.From the first output of
С третьего выхода ДОУ2 23 соответствующие данные поступают на первый вход БФ 25, в котором они фильтруются и образуют ретранслируемый сигнал, который с третьего выхода БФ 25 подается на третий вход УУ2 24. С четвертого выхода УУ2 24 осуществляется ретрансляция сигналов через ПУ 26 и далее через КС 2 на первый вход ППУ4 29 из состава ЦПУ 3. Со второго входа-выхода ППУ4 29 через КС 2 осуществляют обмен данными с пятым входом-выходом УУ2 24.From the third output of
Обзор пространства осуществляют за счет сканирования МГЛ, для чего разбивают заданную область обзора пространства (телесный угол) на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление МГЛ радиолокатора в центры этих участков, излучая зондирующие импульсы и принимая отраженные от лоцируемых объектов сигналы, осуществляют обзор. Определяют пространственное положение всех перемещающихся в пространстве объектов, запоминают текущие значения их наклонных дальностей R0,k, где - номера точек Ak на траекториях объектов, и оценочные значения их угловых координат - азимута и угла места вычисляемых относительно упомянутого равносигнального направления путем решения линейных пеленгационных уравнений.The review of the space is carried out by scanning the MGL, for which they divide the specified region of the space (solid angle) into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and sequentially setting the equivalent signal direction of the MGL radar to the centers of these sections, emitting sounding pulses and receiving the signals reflected from the located objects carry out a survey. The spatial position of all objects moving in space is determined, the current values of their inclined ranges R 0, k are stored, where - numbers of points A k on the trajectories of objects, and estimated values of their angular coordinates - azimuth and elevation calculated relative to said equal-signal direction by solving linear direction-finding equations.
Измеряют с привязкой к системе единого времени с использованием данных БФМЕВ 31, направляемых в УИ 30, и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов наклонных дальностей и угловых координат, вычисляемых относительно равносигнальных направлений путем решения соответствующих линейных уравнений с использованием коэффициентов линейных частей разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена как функций углов βсм и εсм.They are measured with reference to a single time
Используя РЛ 1, определяют оценочные прямоугольные координаты объектов относительно точки стояния радиолокатора, пересчитывают их к точке стояния РТ 2 и определяют оценочные значения азимутов и углов места объектов относительно точки стояния РТ 2. С помощью БВКНР 32 вычисляют координаты наведения РТ 2 и направляют их в УИ 30, чтобы через ППУ4 29 произвести наведение антенны АР2 19 ретранслятора 2 на объекты. Принимают отраженные от объектов сигналы, ретранслируют их через КС 2 в ППУ4 29, откуда направляют их в УИ 30. Измеряют в ЦПУ 3 величины задержки распространения зондирующих сигналов по пути радиолокатор - объект - ретранслятор - радиолокаторUsing the
где с = 299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves.
С помощью БВДОР 33 вычисляют значения дальностей RB,k объектов относительно точки стояния РТ 2Using
С помощью БВУПК 34 осуществляют операции 7-10. Определяют значения абсцисс объектов для точек Ak траекторийUsing BVUPK 34 carry out operations 7-10. The abscissa of the objects are determined for the points A k of the trajectories
и точные значения косинусов угловand exact values of the cosines of the angles
на наклонных плоскостях 0Akxk между осью абсцисс и наклонными дальностями R0,k.on inclined planes 0A k x k between the abscissa axis and the inclined ranges R 0, k .
Вычисляют на наклонных плоскостях 0AkD, проходящих через вспомогательную точку D на оси ординат у, отстоящую от начала координат на расстояние d, значения косинусов угловThe values of the cosines of the angles are calculated on the inclined planes 0A k D passing through the auxiliary point D on the ordinate y, spaced from the origin by a distance d
между наклонными дальностями R0,k и осью ординат и значения дальностей RD,k от точки D до объектовbetween the inclined ranges R 0, k and the ordinate axis and the values of the ranges R D, k from point D to objects
Полученные данные направляют в УИ 30.The obtained data is sent to
Определяют средние за М зондирований значения дальностей RDetermine the average for M soundings of the values of the ranges R
и вычисляют с помощью БВУПК 34 усредненные значения прямоугольных координат АКОand calculate using BVUPK 34 averaged values of the rectangular coordinates of the AKO
определяющие совместно с абсциссой xk их местоположение в пространстве. Запоминают их и вычисляют усредненные значения угловых координатdetermining together with the abscissa x k their location in space. Remember them and calculate the average values of the angular coordinates
Полученные данные направляют в УИ 30.The obtained data is sent to
С помощью БВПДО 35 осуществляют операции 11-12. Повторяют вышеприведенные вычисления для точек Ak+1 траекторий объектов в моменты времени tk+1, запоминают их значения и определяют приращения прямоугольных координат объектов за время обзора Тобз=tk+1-tk=Δtk+1,k.Using
Вычисляют расстояния, пройденные объектами за интервал времени Тобз Calculate the distances traveled by objects for the time interval T review
модули скоростей движения объектовmodules of the speed of movement of objects
значения пространственных курсовых угловspatial heading angles
и значения углов пикирования (кабрирования)and dive angles
Полученные данные направляют в УИ 30.The obtained data is sent to
С помощью БВТДО 36 осуществляют операцию 13. Периодически повторяя операции по обзору заданного сектора пространства, измерению первичных параметров, таких как дальности и угловые координаты, и расчету параметров движения, а именно, курсовых углов, векторов скорости и углов пикирования или кабрирования, для всех лоцируемых объектов, строят траектории их движения, аппроксимируя их векторными отрезками Полученные данные направляют в УИ 30.Using
Все полученные данные из УИ 30 направляют в приемо-передающее устройство обмена данными ППУ2 27, первый выход и второй вход которого соединяются с вышестоящей системой.All received data from the
Предложенный способ трехкоординатной латерационной радиолокации обеспечивает измерение прямоугольных координат АКО, их пространственных курсовых углов и модулей векторов скорости, а следовательно прогнозирование положения объектов и построение траекторий их движения на основе измерения двух дальностей с двух позиций, разнесенных на величину базы d по оси абсцисс х, и расчета величины третьей дальности относительно третьей точки, отстоящей также на величину d по оси ординат.The proposed method of three-coordinate lateral radar provides the measurement of the rectangular coordinates of the AKO, their spatial course angles and the velocity vector modules, and therefore predicting the position of objects and constructing their motion paths based on measuring two ranges from two positions spaced by the value of the base d along the x-axis, and calculating the value of the third range relative to the third point, which is also separated by a value of d along the ordinate.
Для комплексной оценки качества предлагаемого способа сравним величины среднеквадратических погрешностей (СКП) местоопределения АКО способом - прототипом и предложенным способом.For a comprehensive assessment of the quality of the proposed method, we compare the magnitude of the mean square errors (SKP) of the location of the AKO method - the prototype and the proposed method.
В прототипе местоположение АКО находится как область пересечения двух сферических поверхностей измерителей дальностей и конической поверхности, образующей которой является одна из наклонных дальностей [4]. СКП местоопределения объекта в этом случае равнаIn the prototype, the location of the AKO is located as the intersection of two spherical surfaces of the range meters and the conical surface, which forms one of the inclined ranges [4]. UPC location of the object in this case is equal to
где - СКП измерения дальностей;Where - UPC range measurements;
- СКП измерения угловых координат; - UPC measurement of angular coordinates;
R0,B - дальности объект измеритель;R 0, B - range object meter;
ε1 - угол места объекта;ε 1 is the elevation angle of the object;
- угол пересечения линий положения на плоскости (окружностей для дальномерных способов). - the angle of intersection of the position lines on the plane (circles for rangefinding methods).
В предложенном способе местоположение АКО находится как область пересечения трех сферических поверхностей с центрами в точках 0, B, D и радиусами R0, RB, RD, а СКП местоположения равнаIn the proposed method, the location of the AKO is located as the intersection of three spherical surfaces with centers at
где - СКП расчета дальности RD;Where - UPC range calculation R D ;
ϕ - угол между дальностями R0 и RB на наклонной плоскости 0AkB;ϕ is the angle between the ranges R 0 and R B on an inclined plane 0A k B;
- угол между дальностями RD и на наклонной плоскости DAkxk; - the angle between the ranges R D and on an inclined plane DA k x k ;
М - число зондирований, используемых при вычислении усредненного значения дальности M - the number of soundings used in calculating the average value of the range
В случае, когда σR=10 м, σУК=0,3°, R0=105 м, ϕ=30°, ϕ1=40°, βk=45°, εk=45°, М=10 имеем σМОП=315 м, σПМО=38,2 м, при этом отношение In the case when σ R = 10 m, σ UK = 0.3 °, R 0 = 10 5 m, ϕ = 30 °, ϕ 1 = 40 °, β k = 45 °, ε k = 45 °, M = 10 have σ MOS = 315 m, σ PMO = 38.2 m, while the ratio
Реализация заявляемого способа не встречает затруднений при современном уровне развития радиотехники и устройств цифровой обработки сигналов. Возможность реализации предложенного способа обеспечивает ему критерий «промышленная применимость».The implementation of the proposed method does not meet difficulties at the current level of development of radio engineering and digital signal processing devices. The possibility of implementing the proposed method provides him with the criterion of "industrial applicability".
По сравнению с прототипом использование операций предложенного способа обеспечивает определение местоположения объектов с СКП, меньшей в 9,8 раз. При этом достигнуто:Compared with the prototype, the use of the operations of the proposed method provides the determination of the location of objects with UPC, less than 9.8 times. Thus achieved:
- измерение прямоугольных координат АКО и их наклонных дальностей относительно начала координат с относительными среднеквадратическими погрешностями - measurement of the rectangular coordinates of the AKO and their inclined ranges relative to the origin with relative root mean square errors
- определение модулей векторов скоростей объектов с относительными СКП - determination of modules of velocity vectors of objects with relative SKP
- измерение пространственных курсовых углов АКО с относительными среднеквадратическими погрешностями - measurement of spatial heading angles AKO with relative mean square errors
Все это дает возможность на основе использования двух точно измеренных дальностей до АКО и усредненного значения третьей дальности обеспечить селекцию отдельных элементов перемещающихся в пространстве групповых объектов и раздельное построение траекторий их движения.All this makes it possible, on the basis of the use of two accurately measured ranges to AKO and the averaged value of the third range, to ensure the selection of individual elements of group objects moving in space and the separate construction of their motion paths.
Claims (37)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131646A RU2717970C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019131646A RU2717970C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2717970C1 true RU2717970C1 (en) | 2020-03-27 |
Family
ID=69943164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019131646A RU2717970C1 (en) | 2019-10-07 | 2019-10-07 | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2717970C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735744C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-11-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets |
RU2816986C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-08 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфракоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5448243A (en) * | 1991-12-30 | 1995-09-05 | Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | System for locating a plurality of objects and obstructions and for detecting and determining the rolling status of moving objects, such as aircraft, ground vehicles, and the like |
US20050035897A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-02-17 | Sensis Corporation | Target localization using TDOA distributed antenna |
DE102008059424A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH | Secondary radar system with dynamic sectorization of the space to be monitored using multi-antenna arrays and method thereof |
RU2515571C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining coordinates of target in three-position ranging radar system |
RU2557808C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder |
WO2016030656A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Aveillant Limited | Radar system and associated apparatus and methods |
WO2016083492A2 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Maritime Radar Systems Limited | A system for monitoring a maritime environment |
RU2617830C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method |
RU2661357C1 (en) * | 2017-09-28 | 2018-07-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects |
RU2699552C9 (en) * | 2019-02-12 | 2019-11-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space |
-
2019
- 2019-10-07 RU RU2019131646A patent/RU2717970C1/en active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5448243A (en) * | 1991-12-30 | 1995-09-05 | Deutsche Forschungsanstalt Fur Luft- Und Raumfahrt E.V. | System for locating a plurality of objects and obstructions and for detecting and determining the rolling status of moving objects, such as aircraft, ground vehicles, and the like |
US20050035897A1 (en) * | 2003-08-14 | 2005-02-17 | Sensis Corporation | Target localization using TDOA distributed antenna |
DE102008059424A1 (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | IAD Gesellschaft für Informatik, Automatisierung und Datenverarbeitung mbH | Secondary radar system with dynamic sectorization of the space to be monitored using multi-antenna arrays and method thereof |
RU2515571C1 (en) * | 2012-10-05 | 2014-05-10 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining coordinates of target in three-position ranging radar system |
RU2557808C1 (en) * | 2014-04-09 | 2015-07-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder |
WO2016030656A1 (en) * | 2014-08-28 | 2016-03-03 | Aveillant Limited | Radar system and associated apparatus and methods |
WO2016083492A2 (en) * | 2014-11-26 | 2016-06-02 | Maritime Radar Systems Limited | A system for monitoring a maritime environment |
RU2617830C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-04-28 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method |
RU2661357C1 (en) * | 2017-09-28 | 2018-07-16 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects |
RU2699552C9 (en) * | 2019-02-12 | 2019-11-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2735744C1 (en) * | 2020-03-27 | 2020-11-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets |
RU2816986C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-08 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфракоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
RU2816986C9 (en) * | 2023-08-01 | 2024-05-20 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2682661C1 (en) | Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture | |
US8249618B2 (en) | System and method for enabling determination of position of a receiver | |
EP0436048A1 (en) | Oblique spaced antenna method and system for measuring atmospheric wind fields | |
EP1910864A1 (en) | A system and method for positioning a transponder | |
RU2713498C1 (en) | Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects | |
RU2735744C1 (en) | Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets | |
Nenashev et al. | Formation of radar image the earth's surface in the front zone review two-position systems airborne radar | |
RU2557808C1 (en) | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder | |
RU2661357C1 (en) | Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects | |
CN104267420A (en) | Satellite-borne three-dimensional moving object positioning method, device and system | |
RU2699552C1 (en) | Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space | |
RU2402034C1 (en) | Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method | |
Аrtikula et al. | Measurement errors affecting the characteristics of multi-position systems, and ways to reduce them | |
RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
RU2613369C1 (en) | Method of aircraft navigation using high-precision single-phase direction finder and address-respond packet digital radio link in decameter waves range | |
RU2717970C1 (en) | Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects | |
RU2660159C1 (en) | Method of side-looking airborne radar determination of aircraft demolition angle | |
RU2483324C1 (en) | Method for aircraft navigation on radar images of earth's surface | |
RU2624467C2 (en) | Method of determining height of two-dimensional radar station target | |
Chugunov et al. | Modeling and Comparison of Trajectory Filtering Algorithms in MLAT Systems | |
RU2741057C1 (en) | Method of radar recognition of classes of aerospace objects for a multi-band spaced apart radar system with phased antenna arrays | |
Chirov et al. | Assessment of the accuracy of determining the coordinates and speed of small-size uav of a multi-position radar with omnidirectional antenna elements | |
RU2708371C1 (en) | Method of scanning airspace with a radar station with an active phased antenna array | |
RU38509U1 (en) | SYSTEM OF MULTIPOSITIONAL DETERMINATION OF COORDINATES OF COUNTERBORNE OBJECTS BY RADIATION OF THEIR RADAR STATIONS | |
Eliseev | Single-Position Method to Measure Range to Mobile Source of Radio Emission |