RU2362182C1 - Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation - Google Patents
Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2362182C1 RU2362182C1 RU2007146355/09A RU2007146355A RU2362182C1 RU 2362182 C1 RU2362182 C1 RU 2362182C1 RU 2007146355/09 A RU2007146355/09 A RU 2007146355/09A RU 2007146355 A RU2007146355 A RU 2007146355A RU 2362182 C1 RU2362182 C1 RU 2362182C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radial velocity
- measurement
- spatial
- radial
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для измерения радиальной скорости скоростных объектов в процессе обзора пространства обзорной радиолокационной станцией (РЛС).The proposed technical solutions relate to the field of radar and can be used to measure the radial speed of high-speed objects in the process of reviewing the space by a surveillance radar station.
Известно, что при осмотре пространства обзорной РЛС осуществляется излучение зондирующих сигналов и прием отраженных от объекта сигналов из зоны обзора через фиксированные моменты времени. При этом луч антенны совершает перемещение по угловым координатам - углу места и азимуту. Таким образом, зона обзора РЛС осматривается дискретно, каждая из пространственных дискрет имеет объем, определяемый по дальности - величиной дискреты по дальности, по углу места - величиной дискреты по углу места, по азимуту - величиной дискреты по азимуту (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. М.: Сов. Радио, 1970, с.6-7).It is known that when examining the space of a surveillance radar, sounding signals are received and signals reflected from the object are received from the viewing zone at fixed time points. In this case, the antenna beam moves along the angular coordinates - elevation and azimuth. Thus, the radar’s field of view is examined discretely, each spatial discrete has a volume determined by range — the magnitude of the discrete by distance, by elevation — by the magnitude of the discrete by the elevation, by azimuth — by the discrete by azimuth (Theoretical Basics of Radar. Ed. Shirman, Y.D.M .: Sov. Radio, 1970, p.6-7).
Известен способ измерения радиальной скорости объекта, основанный на эффекте Доплера (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. М.: Сов. Радио, 1978, с.239, с.241-242).A known method of measuring the radial velocity of an object based on the Doppler effect (Theoretical foundations of radar. Edited by V.E.Dulevich. M: Sov. Radio, 1978, p.239, p.241-242).
Способ заключается в излучении зондирующего сигнала на частоте f0, приеме отраженного от объекта сигнала, измерении частоты принятого сигнала f и вычислении радиальной скорости объекта по формуле:The method consists in emitting a sounding signal at a frequency f 0 , receiving a signal reflected from the object, measuring the frequency of the received signal f and calculating the radial velocity of the object according to the formula:
где с - скорость света.where c is the speed of light.
Радиолокационная станция, реализующая известный способ (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича. М.: Сов. Радио. 1964, с.31, рис.2.8), содержит модулятор, передатчик, передающую и приемную антенны, смеситель, приемник и частотный анализатор.A radar station that implements the known method (Theoretical Foundations of Radar. Edited by V.E.Dulevich. M .: Sov. Radio. 1964, p.31, Fig. 2.8), contains a modulator, transmitter, transmitting and receiving antennas, a mixer, receiver and frequency analyzer.
Недостатками известных технических решений является необходимость (для получения достаточной точности измерения радиальной скорости) применения длинных немодулированных сигналов, что приводит к невозможности измерения дальности до объекта. Использование же для измерения радиальной скорости объекта сигналов, модулированных по частоте, например, с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ сигналов) приводит к неоднозначному измерению дальности до объекта. Кроме того, использование методов, основанных на эффекте Доплера, приводит к значительному усложнению и удорожанию аппаратуры обработки сигналов.The disadvantages of the known technical solutions is the need (to obtain sufficient accuracy for measuring the radial velocity) the use of long unmodulated signals, which makes it impossible to measure the distance to the object. The use of signals modulated in frequency, for example, with linear frequency modulation (LFM signals) for measuring the radial speed of an object, leads to an ambiguous measurement of the distance to the object. In addition, the use of methods based on the Doppler effect leads to a significant complication and appreciation of signal processing equipment.
Наиболее близкий способ измерения радиальной скорости vr заключается в обнаружении объекта и измерении дальностей D1 и D2 до него последовательно в двух периодах обзора РЛС и последующем вычислении радиальной скорости объекта (Справочник по основам радиолокационной техники. Под ред. В.В.Дружинина. Военное изд-во, 1967, с.544). При этом первое измерение дальности до объекта D1 производится в пространственной дискрете, в которой произошло первое обнаружение объекта. Второе измерение дальности до объекта D2 осуществляется на следующем обзоре при следующем обнаружении объекта, то есть через время Δt, равное периоду обзора Т0. Радиальная скорость объекта вычисляется по формуле:The closest way to measure the radial velocity v r is to detect an object and measure the ranges D 1 and D 2 to it sequentially in two periods of radar coverage and subsequent calculation of the radial speed of the object (Reference on the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military Publishing House, 1967, p. 544). In this case, the first measurement of the distance to the object D 1 is performed in spatial discrete, in which the first detection of the object occurred. The second measurement of the distance to the object D 2 is carried out at the next review at the next detection of the object, that is, after a time Δt equal to the review period T 0 . The radial velocity of the object is calculated by the formula:
Таким образом, наиболее близкий способ измерения радиальной скорости объекта в процессе обзора пространства радиолокационной станцией включает обнаружение объекта, измерение дальностей D1 и D2 до него последовательно в двух отличающихся по дальности пространственных дискретах, находящихся в двух разных обзорах, и вычисление радиальной скорости объекта.Thus, the closest way to measure the radial velocity of an object during a survey of space by a radar station includes detecting an object, measuring the distances D 1 and D 2 to it sequentially in two different spatial discrepancies in two different surveys, and calculating the radial velocity of the object.
Наиболее близким устройством, реализующим наиболее близкий способ, является радиолокационная станция для определения дальности и скорости цели (патент US 7053813 ВА, материалы ИНИЦ Роспатента).The closest device that implements the closest method is a radar station for determining the range and speed of the target (patent US 7053813 VA, materials of the Research Institute of Rospatent).
Радиолокационная станция, реализующая наиболее близкий способ, содержит (фиг.1) передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, пороговое устройство 5, синхронизатор 6, блок оценки радиальной скорости 7, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход которого соединен со входом порогового устройства 5, выход порогового устройства 5 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки радиальной скорости 7, первый, второй и третий выходы синхронизатора 6 соединены соответственно с первым синхровходом передатчика 1 и первым и вторым синхровходами блока оценки радиальной скорости 7, блок оценки радиальной скорости 7 включает последовательно соединенные с помощью N входов и N выходов вычислитель дальности до объекта 8, ЗУ координат объектов 9 и блок вычисления радиальной скорости 10, синхровход вычислителя дальности до объекта 8 и синхровход ЗУ координат объектов 9 являются соответственно первым и вторым синхровходами блока оценки радиальной скорости 7, выходы блока вычисления радиальной скорости 10 являются выходами РЛС.The radar station that implements the closest method contains (Fig. 1) a
Работа РЛС, реализующей наиболее близкий способ измерения радиальной скорости объекта, происходит следующим образом. В передатчике 1 по командам синхронизатора 6 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие сигналы, которые в процессе обзора пространства с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные от объектов сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4. С выхода приемника 4 сигналы поступают на вход порогового устройства 5, где сравниваются с порогом, который задается исходя из допустимой вероятности ложных тревог. Сигналы, уровень которых превышает пороговый, проходят на выход порогового устройства 5. Обнаруженные сигналы с выхода порогового устройства 5 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают в блок оценки радиальной скорости 7, где в вычислителе дальности до объекта 8 известным методом (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. М.: Сов. Радио, 1970, с.11) определяются дальности до обнаруженных объектов. Дальности до объектов запоминаются на время, равное периоду обзора Т0, в ЗУ координат объектов 9.The radar, which implements the closest way to measure the radial velocity of an object, is as follows. In the
На следующем обзоре перечисленные операции повторяются. Время между измерениями дальности до объектов при этом определяется как время, требующееся для перемещения луча по угловым координатам из пространственной дискреты, в которой объект был обнаружен впервые, в пространственную дискрету, в которой он был обнаружен повторно. Это время в наиболее близких технических решениях равно периоду обзора Т0. Радиальные скорости объектов vr вычисляются в блоке вычисления радиальной скорости 10 по формуле (1) и поступают на выход РЛС.In the next review, the above operations are repeated. The time between measurements of the distance to the objects in this case is defined as the time required to move the beam along the angular coordinates from the spatial discrete in which the object was detected for the first time to the spatial discrete in which it was detected again. This time in the closest technical solutions is equal to the review period T 0 . The radial velocities of objects v r are calculated in the radial velocity calculation unit 10 according to the formula (1) and are output to the radar.
Наиболее близкие технические решения имеют следующие недостатки.The closest technical solutions have the following disadvantages.
Во-первых, невелика точность измерения радиальной скорости маневрирующего объекта. Наиболее близкие технические решения дают точные результаты измерения радиальной скорости только при прямолинейном и равномерном движении объекта. Если же объект маневрирует по скорости, то его радиальная скорость, измеренная через время, равное периоду обзора Т0, который в обзорных РЛС измеряется несколькими секундами (5-15 с), будет значительно отличаться от его радиальной скорости в каждой точке его траектории.Firstly, the accuracy of measuring the radial velocity of a maneuvering object is small. The closest technical solutions give accurate results of measuring the radial velocity only with rectilinear and uniform movement of the object. If the object maneuvers in speed, then its radial speed, measured after a time equal to the viewing period T 0 , which in survey radars is measured in several seconds (5-15 s), will significantly differ from its radial speed at each point of its trajectory.
Во-вторых, велика временная задержка в определении радиальной скорости объекта, равная периоду обзора РЛС Т0. При обнаружении скоростных, а значит, наиболее опасных объектов (объект считается опасным, если его радиальная скорость превышает пороговое значение vоп, установленное исходя из максимальной степени опасности объекта) такая задержка в измерении радиальной скорости объекта может оказаться недопустимо большой, так как приводит к значительному запаздыванию поступления информации от РЛС к средствам уничтожения объекта, что может привести к невыполнению задачи защиты от такого вида объектов.Secondly, a large time delay in determining the radial velocity of the object, equal to the period of the radar T 0 . When detecting high-speed, and therefore, the most dangerous objects (an object is considered dangerous if its radial speed exceeds the threshold value v op established on the basis of the maximum degree of danger of the object), such a delay in measuring the radial speed of the object can be unacceptably large, since it leads to a significant the delay in the receipt of information from the radar to the means of destruction of the object, which may lead to failure to fulfill the task of protection from this type of object.
В-третьих, велики временные и энергетические затраты РЛС на измерение радиальной скорости объекта, поскольку для второго измерения дальности до объекта требуется осмотреть область зоны обзора значительных размеров.Thirdly, the time and energy costs of the radar for measuring the radial velocity of the object are large, since for the second measurement of the distance to the object, it is necessary to examine the area of the field of view of significant size.
Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является повышение точности измерения радиальной скорости объекта, уменьшение задержки во времени измерения радиальной скорости объекта, уменьшение временных и энергетических затрат при измерении радиальной скорости объекта.The solved problem (technical result), therefore, is to increase the accuracy of measuring the radial velocity of the object, reducing the time delay of measuring the radial velocity of the object, reducing the time and energy costs when measuring the radial velocity of the object.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения радиальной скорости объекта в процессе обзора пространства радиолокационной станцией, включающем обнаружение объекта, измерение дальностей D1 и D2 до него последовательно в двух отличающихся по дальности пространственных дискретах и вычисление радиальной скорости объекта, согласно изобретению второе измерение дальности до объекта (D2) осуществляют на том же обзоре, что и первое измерение (D1), при этом в качестве пространственной дискреты второго измерения дальности из пространственных дискрет, в которых произошло обнаружение объекта, выбирают пространственную дискрету, ближайшую по угловым координатам к пространственной дискрете первого измерения дальности, после чего проверяют условие:The specified technical result is achieved by the fact that in the method for measuring the radial speed of an object during a space survey of a radar station, including detecting an object, measuring the distances D 1 and D 2 to it sequentially in two different spatial samples and calculating the radial speed of the object, according to the invention, the second measurement of distance to an object (D 2) is carried out in the same survey, and that the first dimension (D 1), wherein as the second discrete unit of spatial measurements distal STI of spatial discreteness in which object detection occurred, selected discrete spatial, angular coordinates of the nearest to the spatial discrete first range measurement, and then check the condition:
где vmax - пороговое значение радиальной скорости объекта, определенное исходя из максимальной возможной скорости объекта;where v max is the threshold value of the radial velocity of the object, determined on the basis of the maximum possible speed of the object;
Δt - время, требующееся для перемещения луча из пространственной дискреты первого измерения дальности в ближайшую к ней по угловым координатам пространственную дискрету второго измерения дальности,Δt is the time required to move the beam from the spatial discrete of the first range measurement to the spatial discrete of the second range measurement closest to it in angular coordinates,
если указанное условие выполняется, принимают решение о том, что измеренные дальности D1 и D2 относятся к одному объекту и вычисляют радиальную скорость объекта, если указанное условие не выполняется, принимают решение о том, что измеренные дальности относятся к разным объектам.if the specified condition is fulfilled, they decide that the measured ranges D 1 and D 2 relate to the same object and calculate the radial speed of the object, if the specified condition is not fulfilled, they decide that the measured ranges relate to different objects.
Указанный технический результат достигается также тем, что в РЛС, содержащей передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, пороговое устройство, синхронизатор, блок оценки радиальной скорости, при этом выход передатчика соединен со входом антенного переключателя, вход/выход которого соединен с антенной, выход антенного переключателя соединен со входом приемника, выход которого соединен со входом порогового устройства, выход порогового устройства и координатный выход антенны соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки радиальной скорости, первый, второй и третий выходы синхронизатора соединены соответственно с первым синхровходом передатчика и первым и вторым синхровходами блока оценки радиальной скорости, блок оценки радиальной скорости включает последовательно соединенные с помощью N выходов и N входов соответственно вычислитель дальности до объекта и ЗУ координат объектов, а также блок вычисления радиальной скорости, синхровход вычислителя дальности до объекта и синхровход ЗУ координат объектов являются первым и вторым синхровходами блока оценки радиальной скорости соответственно, выходы блока вычисления радиальной скорости являются выходами РЛС, согласно изобретению введен блок выбора пространственных дискрет, N входов и N выходов которого соединены соответственно с N выходами ЗУ координат объектов и N входами блока вычисления радиальной скорости, а N+1-й его вход предназначен для порогового значения радиальной скорости объекта, определенного исходя из максимальной возможной скорости объекта.The indicated technical result is also achieved by the fact that in a radar containing a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver, a threshold device, a synchronizer, a radial velocity estimation unit, the output of the transmitter is connected to the input of the antenna switch, the input / output of which is connected to the antenna, the output the antenna switch is connected to the input of the receiver, the output of which is connected to the input of the threshold device, the output of the threshold device and the coordinate output of the antenna are connected respectively to the first and second inputs of the radial velocity estimator, the first, second and third outputs of the synchronizer are connected respectively to the first synchro input of the transmitter and the first and second synchro inputs of the radial velocity estimator, the radial velocity estimator includes the distance calculator for the object and the memory coordinate connected in series with N outputs and N inputs objects, as well as the radial velocity calculation unit, the sync input of the range calculator to the object and the sync input of the memory of the coordinates of the objects are the first and second sync input the radial velocity estimation unit, respectively, the radial velocity calculation unit outputs are radar outputs, according to the invention, a spatial discrete selection block is introduced, N inputs and N outputs of which are connected to N outputs of the object coordinate memory and N inputs of the radial velocity calculation unit, and N + 1 its input is intended for the threshold value of the radial velocity of the object, determined on the basis of the maximum possible speed of the object.
Дополнительный технический результат, состоящий в том, что принимают решение о степени опасности объекта, достигается тем, что согласно изобретению вычисленную радиальную скорость объекта сравнивают с пороговым значением радиальной скорости vоп, установленным исходя из максимальной степени опасности объекта, при этом если выполняется условие vr>vоп, то степень опасности объекта принимают высокой, если указанное условие не выполняется - низкой.An additional technical result, consisting in the fact that they decide on the degree of danger of the object, is achieved by the fact that according to the invention, the calculated radial velocity of the object is compared with a threshold value of the radial velocity v op established on the basis of the maximum degree of danger of the object, while if the condition v r > v op , then the degree of danger of the object is taken high, if the specified condition is not met - low.
Поясним суть заявляемого способа измерения радиальной скорости объекта.Let us explain the essence of the proposed method for measuring the radial velocity of an object.
Как уже отмечалось, в наиболее близком способе первое измерение дальности до объекта D1 производится в пространственной дискрете, в которой произошло первое обнаружение объекта. Второе измерение дальности до объекта D2 осуществляется на следующем обзоре при следующем обнаружении объекта, то есть через время Δt, равное периоду обзора Т0, который в обзорных РЛС измеряется несколькими секундами. Таким образом, наиболее близкий способ целесообразно использовать только по объектам, радиальная скорость которых значительно меньше скорости перемещения луча антенны от направления к направлению по любой из угловых координат.As already noted, in the closest method, the first measurement of the distance to the object D 1 is performed in spatial discrete, in which the first detection of the object occurred. The second measurement of the distance to the object D 2 is carried out at the next survey at the next detection of the object, that is, after a time Δt equal to the survey period T 0 , which in survey radars is measured in several seconds. Thus, it is advisable to use the closest method only for objects whose radial velocity is much less than the speed of movement of the antenna beam from direction to direction in any of the angular coordinates.
Если же скорость объекта так велика, что за время перемещения луча антенны РЛС из одного углового положения в соседнее по любой из угловых координат объект перемещается по дальности из одной пространственной дискреты в другую, то появляется возможность измерить его радиальную скорость на том же периоде обзора, используя это его перемещение. При этом первое измерение дальности объекта D1 проводят в пространственной дискрете, где был впервые обнаружен объект (как и в наиболее близком способе), а второе измерение дальности объекта D2 - в ближайшей к ней по угловым координатам пространственной дискрете (содержащей объект). Расстояние по угловым координатам (угловое расстояние) между пространственными дискретами определяют по формуле:If the speed of the object is so high that during the movement of the beam of the radar antenna from one angular position to a neighboring object in any of the angular coordinates, the object moves in range from one spatial discrete to another, then it becomes possible to measure its radial speed at the same viewing period using this is his movement. In this case, the first measurement of the range of the object D 1 is carried out in spatial discrete, where the object was first discovered (as in the closest method), and the second measurement of the range of the object D 2 is in the spatial discrete (containing the object) closest to it in the angular coordinates. The distance in angular coordinates (angular distance) between spatial discrete is determined by the formula:
где Δεi, Δβi - расстояние соответственно по углу места и азимуту от пространственной дискреты, где был впервые обнаружен объект, до анализируемой (i-ой) пространственной дискреты из тех соседних по угловым координатам пространственных дискрет, в которых был также обнаружен объект.where Δε i , Δβ i are the distances in elevation and azimuth, respectively, from the spatial discrete where the object was first detected to the analyzed (i-th) spatial discrete from those spatial discrete adjacent in angular coordinates in which the object was also detected.
Ближайшую по угловым координатам пространственную дискрету выбирают по критерию минимума углового расстояния:The spatial discrete closest in angular coordinates is selected by the criterion of the minimum angular distance:
После того, как ближайшая пространственная дискрета выбрана, проверяют условие (2). Выполнение этого условия означает, что первое и второе измерения дальности относятся к одному объекту и, следовательно, радиальная скорость этого объекта может быть вычислена (по формуле (1)). Если указанное условие не выполняется, значит, измерения относятся к разным объектам, радиальная скорость в этом случае не вычисляется.After the closest spatial discrete is selected, condition (2) is checked. The fulfillment of this condition means that the first and second range measurements relate to one object and, therefore, the radial velocity of this object can be calculated (according to formula (1)). If the specified condition is not fulfilled, then the measurements relate to different objects, the radial velocity in this case is not calculated.
Время Δt, требующееся для перемещения луча из пространственной дискреты первого измерения в ближайшую к ней по угловым координатам пространственную дискрету второго измерения для известных параметров РЛС и обзора всегда может быть вычислено. Это время значительно меньше периода обзора Т0. Так, например, для РЛС с электронным управлением лучом по углу места и механическим вращением антенны по азимуту с периодом обзора, равным 12 с, и шириной луча 1.5° время между измерениями радиальной скорости по двум соседним азимутальным дискретам равно 0.05 с, что значительно меньше периода обзора Т0. Объект за это время перемещается по дальности из одной пространственной дискреты в другую, если имеет радиальную скорость более 2 км/с.The time Δt required to move the beam from the spatial discrete of the first dimension to the spatial discrete of the second dimension closest to it in angular coordinates for the known radar parameters and the survey can always be calculated. This time is much less than the review period T 0 . So, for example, for radars with electronic control of the beam in elevation and mechanical rotation of the antenna in azimuth with a viewing period of 12 s and a beam width of 1.5 °, the time between radial velocity measurements from two adjacent azimuthal samples is 0.05 s, which is significantly less than the period Review T 0 . An object during this time moves in range from one spatial discrete to another if it has a radial speed of more than 2 km / s.
Поскольку время измерения радиальной скорости в соответствии с заявляемым способом весьма мало, то объект за это время не в состоянии существенно изменить радиальную скорость. Следовательно, точность измерения его радиальной скорости значительно увеличивается.Since the measurement time of the radial velocity in accordance with the claimed method is very short, the object during this time is not able to significantly change the radial velocity. Therefore, the accuracy of measuring its radial velocity is significantly increased.
Известно (Кузьмин С.З. Цифровая обработка радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1967, с.21), что повторное обнаружение объекта осуществляется через время между измерениями Δt в области, окружающей пространственную дискрету, в которой объект был обнаружен первый раз. Область вероятного нахождения объекта определяют в виде кольца, внутренний радиус которого rmin=vminΔt (где vmin - пороговое значение радиальной скорости объекта, определенное исходя из минимальной возможной скорости объекта, часто принимают vmin=0), а внешний rmax=vmaxΔt. Площадь кольца равна 
В наиболее близких технических решениях время Δt равно периоду обзора Т0. Поскольку в заявляемом изобретении время между измерениями Δt значительно меньше периода обзора Т0, то размеры области вероятного нахождения объекта для второго измерения дальности (т.е. количество осматриваемых при этом пространственных дискрет) также значительно меньше. Следовательно, временные и энергетические затраты, необходимые на измерение радиальной скорости объекта, в заявляемом изобретении существенно меньшие.In the closest technical solutions, the time Δt is equal to the review period T 0 . Since in the claimed invention, the time between measurements Δt is much less than the viewing period T 0 , the size of the area of the probable location of the object for the second measurement of range (i.e., the number of spatial samples examined in this case) is also significantly less. Therefore, the time and energy costs required to measure the radial velocity of the object in the claimed invention are significantly smaller.
Таким образом достигается заявляемый технический результат.Thus, the claimed technical result is achieved.
Дополнительным результатом заявляемого способа является чрезвычайно быстрое определение степени опасности объекта. При обнаружении скоростных, а значит наиболее опасных объектов малая задержка в измерении радиальной скорости объекта дает возможность быстро обеспечивать информацией средства уничтожения объекта и таким образом выполнять задачу защиты от такого вида объектов.An additional result of the proposed method is an extremely fast determination of the degree of danger of the object. When detecting high-speed, and therefore the most dangerous objects, a small delay in measuring the radial speed of the object makes it possible to quickly provide information on the means of destruction of the object and thus perform the task of protecting against this type of object.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 - функциональная схема радиолокационной станции, реализующей наиболее близкий способ измерения радиальной скорости объекта.Figure 1 is a functional diagram of a radar station that implements the closest method for measuring the radial velocity of an object.
Фиг.2 - функциональная схема радиолокационной станции, реализующей заявляемый способ измерения радиальной скорости объекта.Figure 2 is a functional diagram of a radar station that implements the inventive method of measuring the radial velocity of an object.
Радиолокационная станция, реализующая заявляемый способ измерения радиальной скорости объекта, содержит (фиг.2) передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, пороговое устройство 5, синхронизатор 6, блок оценки радиальной скорости 7, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход которого соединен со входом порогового устройства 5, выход порогового устройства 5 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки радиальной скорости 7, первый, второй и третий выходы синхронизатора 6 соединены соответственно с первым синхровходом передатчика 1 и вторым и третьим синхровходами блока оценки радиальной скорости 7, блок оценки радиальной скорости 7 содержит вычислитель дальности до объекта 8, ЗУ координат объектов 9, блок вычисления радиальной скорости 10 и блок выбора пространственных дискрет 11, причем вычислитель дальности до объекта 8, ЗУ координат объектов 9, блок выбора пространственных дискрет 11 и блок вычисления радиальной скорости 10 соединены последовательно с помощью N входов и N выходов, синхровход вычислителя дальности до объекта 8 и синхровход ЗУ координат объектов 9 являются соответственно первым и вторым синхровходами блока оценки радиальной скорости 7, выходы блока вычисления радиальной скорости 10 являются выходами РЛС.A radar station that implements the inventive method for measuring the radial speed of an object contains (Fig. 2) a transmitter 1, an antenna switch 2, an antenna 3, a receiver 4, a threshold device 5, a synchronizer 6, a radial velocity estimation unit 7, while the output of the transmitter 1 is connected to the input of the antenna switch 2, the input / output of which is connected to the antenna 3, the output of the antenna switch 2 is connected to the input of the receiver 4, the output of which is connected to the input of the threshold device 5, the output of the threshold device 5 and the coordinate output of the antenna 3 connected respectively to the first and second inputs of the radial velocity estimator 7, the first, second and third outputs of the synchronizer 6 are connected respectively to the first clock input of the transmitter 1 and the second and third synchro inputs of the radial velocity estimator 7, the radial velocity estimator 7 contains a distance calculator to target 8 , The memory of the coordinates of the objects 9, the unit for calculating the radial velocity 10 and the block for selecting the spatial discrete 11, and the distance calculator for the object 8, the memory for the coordinates of the objects 9, the block for selecting the discrete 11 and the radial velocity calculation unit 10 are connected in series using N inputs and N outputs, the sync input of the range calculator to the object 8 and the sync input of the object coordinate memory 9 are the first and second sync inputs of the radial velocity estimation unit 7, the outputs of the radial velocity calculation unit 10 are outputs Radar.
Количество выходов вычислителя дальности до объекта 8, а также входов и выходов ЗУ координат объектов 9, блока выбора пространственных дискрет 11, блока вычисления радиальной скорости 10, т.е. величина N, определяется количеством дискрет по всем координатам, являющихся соседними для данной пространственной дискреты. Для обычного обзора по столбцам и строкам N=26.The number of outputs of the range calculator to the object 8, as well as the inputs and outputs of the memory of the coordinates of the
Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.The radar station can be performed using the following functional elements.
Передатчик 1 - импульсного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.278).Transmitter 1 - pulse type (Reference to the basics of radar technology. - M., 1967, p. 278).
Антенный переключатель 2 - выполнен на циркуляторе (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.146-147).Antenna switch 2 - is made on the circulator (Reference on the basics of radar technology. - M., 1967, p.146-147).
Антенна 3 - фазированная антенная решетка с электронным сканированием по углу места и с круговым механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.132-138).Antenna 3 - phased antenna array with electronic scanning in elevation and with mechanical rotation in azimuth (Reference radar. Edited by M. Skolnik, t.2, - M .: Sov. Radio, 1977, p.132-138 )
Приемник 4 - приемник супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.343-344).Receiver 4 - a receiver of a superheterodyne type (Handbook on the basics of radar technology. - M., 1967, p.343-344).
Синхронизатор 6 - выполнен на основе задающего генератора и последовательно соединенной с ним цепочки делителей частоты (Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В.Григорина-Рябова. - М.: Сов. радио, 1970, с.602-603).Synchronizer 6 - is made on the basis of a master oscillator and a chain of frequency dividers connected in series (Radar devices (theory and construction principles). Edited by V.V. Grigorin-Ryabov. - M .: Sov. Radio, 1970, p. 602 -603).
Вычислитель дальности до объекта 8 - вычислитель, выполняющий операцию вычисления дальностей до объекта в соответствии с методом, описанным в источнике: Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. М.: Сов. Радио, 1970, с.11.Range calculator to object 8 - a calculator that performs the operation of calculating ranges to an object in accordance with the method described in the source: Theoretical fundamentals of radar. Ed. Shirmana Y.D. M .: Sov. Radio, 1970, p. 11.
ЗУ координат объектов 9 - запоминающее устройство (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В.Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).The memory of the coordinates of the
Блок вычисления радиальной скорости 10 - вычислитель, вычисляющий радиальную скорость объекта в соответствии с формулой (1).The radial velocity calculation unit 10 is a computer calculating the radial velocity of an object in accordance with formula (1).
Блок выбора пространственных дискрет 11 - вычислитель, реализующий операцию вычисления углового расстояния (3) между соседними пространственными дискретами, в которых обнаружен объект, и выбор по критерию (4) пространственных дискрет первого (D1) и второго (D2) измерения дальностей до объекта. Для выбранных пространственных дискрет проверяется условие (2), в случае выполнения которого дальности D1 и D2 передаются в блок вычисления радиальной скорости 10.The unit for selecting spatial discrete 11 is a computer that implements the operation of calculating the angular distance (3) between adjacent spatial discretes in which the object is detected, and selecting, according to criterion (4), the spatial discretes of the first (D 1 ) and second (D 2 ) measurements of distances to the object . For the selected spatial discrete, condition (2) is checked, in which case the ranges D 1 and D 2 are transmitted to the radial velocity calculation unit 10.
Работа РЛС, реализующей заявляемый способ измерения радиальной скорости объекта, происходит следующим образом. В передатчике 1 по командам синхронизатора 6 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие сигналы, которые в процессе обзора пространства с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные от объекта сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4. С выхода приемника 4 сигналы поступают на вход порогового устройства 5, где сравниваются с порогом, который задается исходя из допустимой вероятности ложных тревог. Сигналы, уровень которых превышает пороговый, проходят на выход порогового устройства 5. Обнаруженные сигналы с выхода порогового устройства 5 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают в блок оценки радиальной скорости 7, где в вычислителе дальности до объекта 8 известным методом (Теоретические основы радиолокации. Под ред. Ширмана Я.Д. М.: Сов. Радио, 1970, с.11) определяются дальности до обнаруженных объектов. Дальности до объектов запоминаются в ЗУ координат объектов 9 и поступают в блок выбора пространственных дискрет 11.The work of the radar that implements the inventive method of measuring the radial velocity of an object occurs as follows. In the
В блоке выбора пространственных дискрет 11 вычисляются угловые расстояния (3) между пространственными дискретами, в которых обнаружен объект, и по критерию (4) выбираются пространственные дискреты, угловые расстояния между которыми наименьшие. При этом первую по времени обнаружения объекта пространственную дискрету обозначают пространственной дискретой первого измерения дальности (D1), а вторую - пространственной дискретой второго измерения дальности (D2). Для этих дискрет проверяется условие (2). Для обеспечения проверки указанного условия на вход блока 11 подается пороговое значение радиальной скорости объекта vmax, заранее определенное исходя из максимальной возможной скорости объектов, и вычисляется время Δt, требующееся для перемещения луча из пространственной дискреты первого измерения в ближайшую к ней по угловым координатам пространственную дискрету второго измерения. Выполнение указанного условия означает, что проведенные два измерения дальности относятся к одному объекту и, следовательно, радиальная скорость данного объекта может быть вычислена. Указанные операции в блоке 11 осуществляются для всех объектов, координаты которых записаны в ЗУ координат объектов 9.In the spatial discrete selection block 11, the angular distances (3) between the spatial discretes in which the object is detected are calculated, and spatial discretes, the angular distances between which are the smallest, are selected by the criterion (4). At the same time, the spatial discrete, first in time of object detection, is designated as the spatial discrete of the first range measurement (D 1 ), and the second - by the spatial discrete of the second range measurement (D 2 ). For these discrete, condition (2) is checked. To ensure verification of this condition, the threshold value of the radial velocity of the object v max , predetermined based on the maximum possible speed of the objects, is supplied to the input of block 11, and the time Δt required to move the beam from the spatial discrete of the first measurement to the spatial discrete nearest to it in angular coordinates is calculated second dimension. Fulfillment of this condition means that the two range measurements carried out relate to the same object and, therefore, the radial velocity of this object can be calculated. The indicated operations in block 11 are carried out for all objects whose coordinates are recorded in the memory of the coordinates of the
Определенные таким образом в блоке 11 для каждого объекта дальности D1 и D2 поступают затем в блок вычисления радиальной скорости 10, где по формуле (1) вычисляются радиальные скорости объектов, которые далее выдаются на выход РЛС.The ranges D 1 and D 2 so determined in block 11 for each object then go to the radial velocity calculation unit 10, where the radial velocities of the objects are calculated by formula (1), which are then output to the radar output.
Таким образом в РЛС достигается заявляемый технический результат.Thus, the radar achieves the claimed technical result.
Claims (3)
|D1-D2|≤vmax·Δt,
где vmax - пороговое значение радиальной скорости объекта, определенное исходя из максимальной возможной скорости объекта;
Δt - время, требующееся для перемещения луча из пространственной дискреты первого измерения дальности в ближайшую к ней по угловым координатам пространственную дискрету второго измерения дальности, если указанное условие выполняется, принимают решение о том, что измеренные дальности D1 и D2 относятся к одному объекту, и вычисляют радиальную скорость объекта, если указанное условие не выполняется, принимают решение о том, что измеренные дальности относятся к разным объектам.1. The method of measuring the radial speed of an object during a survey of space by a radar station, including detecting an object, measuring the distances D 1 and D 2 to it sequentially in two different spatial samples and calculating the radial speed of the object, characterized in that the second measurement of the distance to the object (D 2 ) carry out on the same review as the first measurement (D 1 ), while as a spatial discretes of the second measurement of distance from the spatial discrete in which object detection, select the spatial discrete closest in angular coordinates to the spatial discrete of the first range measurement, and then check the condition:
| D 1 -D 2 | ≤v max · Δt,
where v max is the threshold value of the radial velocity of the object, determined on the basis of the maximum possible speed of the object;
Δt is the time required to move the beam from the spatial discrete of the first range measurement to the spatial discrete of the second range measurement closest to it in angular coordinates, if the specified condition is satisfied, they decide that the measured ranges D 1 and D 2 relate to the same object, and calculate the radial speed of the object, if the specified condition is not met, make a decision that the measured ranges relate to different objects.
|D1-D2|≤vmax·Δt, где vmах - пороговое значение радиальной скорости объекта, определенное исходя из максимальной возможной скорости объекта, Δt - время, требующееся для перемещения луча из пространственной дискреты первого измерения дальности в ближайшую к ней по угловым координатам пространственную дискрету второго измерения дальности, при этом N входов и N выходов указанного блока соединены соответственно с N выходами ЗУ координат объектов и N входами блока вычисления радиальной скорости, а (N+1)-й его вход предназначен для порогового значения радиальной скорости объекта, определенного исходя из максимальной возможной скорости объекта. 3. A radar station (radar), comprising a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver, a threshold device, a synchronizer, a radial velocity estimator, wherein the output of the transmitter is connected to the input of the antenna switch, the input / output of which is connected to the antenna, the output of the antenna switch is connected with the input of the receiver, the output of which is connected to the input of the threshold device, the output of the threshold device and the coordinate output of the antenna are connected respectively to the first and second inputs of the radial velocity estimation unit , the first, second and third outputs of the synchronizer are connected respectively to the first sync input of the transmitter and the first and second sync inputs of the radial velocity estimator, the radial velocity estimator includes a distance calculator to the object, N outputs of which are connected to N inputs of the object coordinate memory (memory), in which recorded the coordinates of the objects from the coordinate output of the antenna, while the detected signals from the output of the threshold device go to the distance calculator to the object, and also includes a block in calculating the radial velocity, the sync input of the range calculator to the object, and the sync input of the memory of the coordinates of the objects are the first and second sync inputs of the radial velocity estimation unit, respectively, the outputs of the radial velocity calculation unit are the radar outputs, characterized in that a spatial discrete selection unit is introduced, intended for calculation on one and the same period of the review of the angular distance between adjacent discretes and the choice of spatial discretes of the first D1 and second D2 range measurements, angular distances between which are the smallest, and in which the same object is found in accordance with the condition
| D 1 -D 2 | ≤v max · Δt, where v max is the threshold value of the radial velocity of the object, determined on the basis of the maximum possible speed of the object, Δt is the time required to move the beam from the spatial discrete of the first range measurement to the nearest to it along the spatial coordinates of the second distance measurement to the angular coordinates, while N inputs and N outputs of the specified block are connected respectively to the N outputs of the memory of the coordinates of the objects and N inputs of the radial velocity calculation unit, and its (N + 1) th input is designed for the threshold value I radial speed of the object determined based on the maximum possible speed of the object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146355/09A RU2362182C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007146355/09A RU2362182C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2362182C1 true RU2362182C1 (en) | 2009-07-20 |
Family
ID=41047284
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007146355/09A RU2362182C1 (en) | 2007-12-13 | 2007-12-13 | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2362182C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466423C2 (en) * | 2011-01-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining trajectory parameters of targets in surveillance radar stations |
| RU2553272C1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи" | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse |
| RU2781159C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determination of radial velocity of object by samples of range squares |
-
2007
- 2007-12-13 RU RU2007146355/09A patent/RU2362182C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Справочник по основам радиолокационной техники. / Под ред. В.В. ДРУЖИНИНА. - М.: Воениздат, 1967, с.544. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466423C2 (en) * | 2011-01-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining trajectory parameters of targets in surveillance radar stations |
| RU2553272C1 (en) * | 2014-04-18 | 2015-06-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный комплекс "Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи" | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse |
| RU2781159C1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determination of radial velocity of object by samples of range squares |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10175348B2 (en) | Use of range-rate measurements in a fusion tracking system via projections | |
| US2837738A (en) | Passive range measuring device | |
| US9465108B1 (en) | System and method for target doppler estimation and range bias compensation using high duty cycle linear frequency modulated signals | |
| US8463579B2 (en) | Methods and arrangements for detecting weak signals | |
| RU2633962C1 (en) | Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator | |
| JP5737831B2 (en) | Moving target detection device | |
| SE1530164A1 (en) | Method and system for range ambiguity resolution | |
| JP6251087B2 (en) | Target detection apparatus and target detection method | |
| RU2362182C1 (en) | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation | |
| RU2298805C2 (en) | Mode of definition of the coordinates of a radiation source (variants) and a radar station for its realization | |
| US20200018821A1 (en) | Object sensing apparatus, object sensing method, and computer readable recording medium | |
| RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
| JP2013217837A (en) | Target motion estimating device, target motion estimating method, and radar device | |
| JP2008304329A (en) | Measuring device | |
| RU2366971C1 (en) | Method for measurement of angular coordinates of targets | |
| RU2408028C1 (en) | Method for surveillance of radar station zones | |
| RU2470318C1 (en) | Method of tracking target path and radar station for realising said method | |
| RU2534731C1 (en) | Automatic classification system for short-range sonar | |
| RU2657005C1 (en) | Method of target tracking by surveillance radar station (options) | |
| RU2687240C1 (en) | Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar | |
| RU2235342C2 (en) | Method for measuring angular coordinates of object and radiolocation station for its realization | |
| RU2292563C2 (en) | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization | |
| RU2762742C1 (en) | Method for protecting a surveillance radar from passive interference created by clusters of reflectors, and a radar station for its implementation | |
| RU2584332C1 (en) | Device for determining motion parameters of target | |
| JP2007256135A (en) | Radar system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |