RU2463623C1 - Radar station for automatic range monitoring - Google Patents

Radar station for automatic range monitoring Download PDF

Info

Publication number
RU2463623C1
RU2463623C1 RU2011125243/07A RU2011125243A RU2463623C1 RU 2463623 C1 RU2463623 C1 RU 2463623C1 RU 2011125243/07 A RU2011125243/07 A RU 2011125243/07A RU 2011125243 A RU2011125243 A RU 2011125243A RU 2463623 C1 RU2463623 C1 RU 2463623C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
inputs
input
target
signal
Prior art date
Application number
RU2011125243/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Владимирович Анцев (RU)
Георгий Владимирович Анцев
Леонид Сергеевич Турнецкий (RU)
Леонид Сергеевич Турнецкий
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс"
Priority to RU2011125243/07A priority Critical patent/RU2463623C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2463623C1 publication Critical patent/RU2463623C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: radar station for automatic range monitoring has an antenna, an antenna switch, first and second mixers, first and second intermediate-frequency amplifiers, a synchroniser, a transmitter, a heterodyne, first, second, third and fourth circuits consisting of series-connected corresponding time selector, narrow-band filter and amplitude estimating unit, comparator unit, control unit, strobe generator, reference generator, first and second subtractor units, connected to each other in a certain manner.
EFFECT: high accuracy of monitoring range of small-size moving targets owing to bias error compensation for estimating range of small-size moving target, caused by passive jamming spatially superimposed with the target.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях измерения координат малоразмерных движущихся целей.The invention relates to the field of radar and can be used in radar stations for measuring the coordinates of small moving targets.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является радиолокационная станция (РЛС) автоматического слежения за дальностью наземной малоразмерной движущейся цели (см. Турнецкий Л.С. Анализ работы радиолокационной станции автоматического слежения за дальностью наземной цели. // Радиоэлектроника интеллектуальных транспортных систем: Научно-технический сборник. Вып. 5. - СПБ.: Изд-во СЗТУ, 2011, с. 44-49), выбранная в качестве прототипа. Прототип содержит последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, смеситель, усилитель промежуточной частоты и видеодетектор, последовательно соединенные синхронизатор, передатчик и гетеродин, выход которого соединен со вторым входом смесителя, а второй выход передатчика подключен ко второму входу антенного переключателя, первую и вторую цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего временного селектора, узкополосного фильтра и блока оценки амплитуды, последовательно соединенные блок сравнения, блок управления и генератор стробов, второй вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора, а первый и второй выходы - к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов.The closest in technical essence to the proposed technical solution is a radar station (radar) for automatic tracking of the range of a ground small-sized moving target (see Turnetskiy L.S. Analysis of the work of a radar station for automatic tracking of a range of a ground target. // Radio Electronics of Intelligent Transport Systems: Scientific -technical collection, Issue 5. - SPB .: Publishing House of SZTU, 2011, pp. 44-49), selected as a prototype. The prototype contains a series-connected antenna, an antenna switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier and a video detector, a synchronizer, a transmitter and a local oscillator connected in series, the output of which is connected to the second input of the mixer, and the second output of the transmitter is connected to the second input of the antenna switch, the first and second circuits, consisting of from a series-connected corresponding time selector, a narrow-band filter and an amplitude estimation unit, series-connected comparison unit, control and strobe generator, the second input of which is connected to the second output of the synchronizer, and the first and second output - to the first inputs of the first and second time gates.

Недостатком прототипа является низкая точность слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели вследствие влияния пространственной неоднородности пассивных помех, формируемых отражениями от элементарных отражателей (например, от поверхности Земли или облаков дипольных отражателей, пространственно совмещенных с целью), на работу РЛС.The disadvantage of the prototype is the low accuracy of tracking the range of a small moving target due to the influence of spatial inhomogeneity of passive interference generated by reflections from elementary reflectors (for example, from the Earth's surface or clouds of dipole reflectors spatially aligned with the target) on the radar.

Технический результат - повышение точности слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели за счет компенсации ошибки смещения оценки дальности малоразмерной движущейся цели, обусловленной воздействием пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью.The technical result is to increase the accuracy of tracking the range of a small moving target by compensating for the bias error in estimating the range of a small moving target due to passive interference spatially combined with the target.

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Предлагаемая радиолокационная станция (РЛС) автоматического слежения за дальностью содержит так же, как и прототип, последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, первый смеситель и первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), последовательно соединенные синхронизатор, передатчик и гетеродин, выход которого соединен со вторым входом первого смесителя, а второй выход передатчика подключен ко второму входу антенного переключателя, первую и вторую цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего временного селектора, узкополосного фильтра и блока оценки амплитуды, последовательно соединенные блок сравнения, блок управления и генератор стробов, второй вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора, а первый и второй выходы - к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов. В отличие от прототипа предлагаемая РЛС содержит последовательно соединенные опорный генератор, второй смеситель, второй вход которого подключен к выходу первого УПЧ, и второй УПЧ, третью и четвертую цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего третьего и четвертого временного селектора, третьего и четвертого узкополосного фильтра, третьего и четвертого блока оценки амплитуды, первый и второй блоки вычитания, первые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно первого и второго блоков оценки амплитуды, вторые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно третьего и четвертого блоков оценки амплитуды, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, при этом первые входы третьего и четвертого временных селекторов подключены к выходу второго УПЧ, вторые входы - к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов, вторые входы которых соединены с выходом первого УПЧ.The proposed radar station (radar) for automatic range tracking contains, in the same way as the prototype, a series-connected antenna, an antenna switch, a first mixer and a first intermediate frequency amplifier (IFA), a synchronizer, a transmitter and a local oscillator in series, the output of which is connected to the second input the first mixer, and the second output of the transmitter is connected to the second input of the antenna switch, the first and second circuits, consisting of series-connected corresponding time about a selector, a narrow-band filter and an amplitude estimation unit, a comparison unit, a control unit, and a strobe generator, the second input of which is connected to the second output of the synchronizer, and the first and second outputs are connected to the first inputs of the first and second time selectors, respectively. In contrast to the prototype, the proposed radar contains a serially connected reference generator, a second mixer, the second input of which is connected to the output of the first UPCH, and the second UPCH, the third and fourth circuits, consisting of the corresponding third and fourth time selectors, the third and fourth narrow-band filters, connected in series the third and fourth amplitude estimation blocks, the first and second subtraction blocks, the first inputs of each of which are connected to the outputs of the first and second amplitude estimation blocks, respectively the second inputs of each of which are connected to the outputs of the third and fourth amplitude estimation blocks, respectively, and their outputs are connected respectively to the first and second inputs of the comparison block, while the first inputs of the third and fourth time selectors are connected to the output of the second amplifier, and the second inputs to the first inputs, respectively, of the first and second temporary selectors, the second inputs of which are connected to the output of the first amplifier.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe invention is illustrated by drawings, where

на фиг.1 представлена структурная электрическая схема предлагаемой РЛС автоматического слежения за дальностью, где обозначено:figure 1 presents a structural electrical diagram of the proposed radar automatic tracking range, where indicated:

1 - антенна;1 - antenna;

2 - антенный переключатель;2 - antenna switch;

3-1 - первый смеситель;3-1 - the first mixer;

3-2 - второй смеситель;3-2 - the second mixer;

4-1 - первый УПЧ;4-1 - the first UPCH;

4-2 - второй УПЧ;4-2 - the second UPCH;

5 - синхронизатор;5 - synchronizer;

6 - передатчик;6 - transmitter;

7 - гетеродин;7 - local oscillator;

8-1 - временной селектор первой цепи;8-1 - temporary selector of the first chain;

8-2 - временной селектор второй цепи;8-2 - temporary selector of the second circuit;

8-3 - временной селектор третьей цепи;8-3 - temporary selector of the third chain;

8-4 - временной селектор четвертой цепи;8-4 - temporary selector of the fourth chain;

9-1 - узкополосной фильтр первой цепи;9-1 - narrow-band filter of the first circuit;

9-2 - узкополосной фильтр второй цепи;9-2 - narrow-band filter of the second circuit;

9-3 - узкополосной фильтр третьей цепи;9-3 - narrow-band filter of the third circuit;

9-4 - узкополосной фильтр четвертой цепи;9-4 - fourth-band narrow-band filter;

10-1 - блок оценки амплитуды первой цепи;10-1 - unit for estimating the amplitude of the first circuit;

10-2 - блок оценки амплитуды второй цепи;10-2 - unit for evaluating the amplitude of the second circuit;

10-3 - блок оценки амплитуды третьей цепи;10-3 - unit for evaluating the amplitude of the third circuit;

10-4 - блок оценки амплитуды четвертой цепи;10-4 - unit for estimating the amplitude of the fourth circuit;

11 - блок сравнения;11 is a comparison unit;

12 - блок управления;12 - control unit;

13 - генератор стробов;13 - strobe generator;

14 - опорный генератор;14 - reference generator;

15-1 - первый блок вычитания;15-1 - the first block of subtraction;

15-2 - второй блок вычитания.15-2 - the second block of subtraction.

На фиг.2 представлены спектральные характеристики выходных сигналов соответствующих блоков и амплитудно-частотные характеристики блоков, поясняющие принцип работы предлагаемой РЛС.Figure 2 presents the spectral characteristics of the output signals of the respective blocks and the amplitude-frequency characteristics of the blocks, explaining the principle of operation of the proposed radar.

На фиг.3 представлены графические зависимости от соотношений дисперсий пассивных помех соответственно в каналах первого и второго стробов систематической ошибки, нормированные к длительности зондирующего импульса τu, в прототипе при квадратичном Δк и линейном Δл детектировании в видеодетекторе на выходе первого УПЧ, где Fв, Fн - соответственно верхняя и нижняя граничные частоты полосы пропускания узкополосного фильтра, σ2П(1,2) - дисперсии пассивных помех соответственно в каналах первого и второго стробов;

Figure 00000001
- дисперсия сигнала цели; ΔFП - ширина спектра межпериодных флюктуаций пассивной помехи на входе РЛС.Figure 3 presents graphical dependences on the ratios of dispersions of passive interference, respectively, in the channels of the first and second strobes of the systematic error, normalized to the duration of the probe pulse τ u , in the prototype with quadratic Δ k and linear Δ l detection in the video detector at the output of the first amplifier, where F c , F n - respectively, the upper and lower boundary frequencies of the passband of the narrow-band filter, σ 2 П (1,2) - dispersion of passive interference, respectively, in the channels of the first and second gates;
Figure 00000001
- dispersion of the target signal; ΔF P is the width of the spectrum of inter-period fluctuations of passive interference at the radar input.

Предлагаемая РЛС (фиг.1) содержит так же, как и прототип, последовательно соединенные антенну 1, антенный переключатель 2, первый смеситель 3-1 и первый УПЧ 4-1, последовательно соединенные синхронизатор 5, передатчик 6 и гетеродин 7, выход которого соединен со вторым входом первого смесителя 3-1, а второй выход передатчика 6 подключен ко второму входу антенного переключателя 2, первую и вторую цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего временного селектора 8, узкополосного фильтра 9 и блока оценки амплитуды 10, последовательно соединенные блок сравнения 11, блок управления 12 и генератор стробов 13, второй вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора 5, а первый и второй выходы - к первым входам соответственно первого 8-1 и второго 8-2 временных селекторов.The proposed radar (figure 1) contains the same as the prototype, a series-connected antenna 1, an antenna switch 2, a first mixer 3-1 and a first amplifier 4-1, a series-connected synchronizer 5, a transmitter 6 and a local oscillator 7, the output of which is connected with the second input of the first mixer 3-1, and the second output of the transmitter 6 is connected to the second input of the antenna switch 2, the first and second circuits, consisting of a series-connected corresponding time selector 8, a narrow-band filter 9 and an amplitude estimation unit 10, in series connected by a comparison unit 11, a control unit 12 and a strobe generator 13, the second input of which is connected to the second output of the synchronizer 5, and the first and second outputs to the first inputs of the first 8-1 and second 8-2 time selectors, respectively.

В отличие от прототипа в предлагаемую РЛС введены последовательно соединенные опорный генератор 14, второй смеситель 3-2, второй вход которого подключен к выходу первого УПЧ 4-1, и второй УПЧ 4-2, третья и четвертая цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего третьего 8-3 и четвертого 8-4 временного селектора, третьего 9-3 и четвертого 9-4 узкополосного фильтра, третьего 10-3 и четвертого 10-4 блока оценки амплитуды, первый 15-1 и второй 15-2 блоки вычитания, первые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно первого 10-1 и второго 10-2 блоков оценки амплитуды, вторые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно третьего 10-3 и четвертого 10-4 блоков оценки амплитуды, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения 11. При этом первые входы третьего 8-3 и четвертого 8-4 временных селекторов подключены к выходу второго УПЧ 4-2, а вторые входы - к первым входам соответственно первого 8-1 и второго 8-2 временных селекторов, вторые входы которых соединены с выходом первого УПЧ 4-1.In contrast to the prototype, the proposed radar introduced serially connected reference generator 14, a second mixer 3-2, the second input of which is connected to the output of the first UPCH 4-1, and the second UPCH 4-2, the third and fourth circuits, consisting of series-connected corresponding third 8-3 and fourth 8-4 time selector, third 9-3 and fourth 9-4 narrow-band filter, third 10-3 and fourth 10-4 amplitude estimation block, the first 15-1 and second 15-2 subtraction blocks, first inputs each of which is connected to the outputs, respectively, of the first 10-1 and the second 10-2 amplitude estimation blocks, the second inputs of each of which are connected to the outputs of the third 10-3 and fourth 10-4 amplitude estimation blocks, respectively, and their outputs are connected respectively to the first and second inputs of the comparison unit 11. In this case, the first inputs of the third 8-3 and the fourth 8-4 time selectors are connected to the output of the second converter 4-2, and the second inputs are connected to the first inputs of the first 8-1 and second 8-2 time selectors, respectively, the second inputs of which are connected to the output of the first converter 4-1 .

Работа предлагаемой РЛС осуществляется следующим образом.The work of the proposed radar is as follows.

Импульс синхронизации с первого выхода синхронизатора 5 поступает на вход передатчика 6. Передатчик 6 вырабатывает зондирующие импульсы, которые через антенный переключатель 2 поступают в антенну 1, где они затем излучаются в пространство. Отраженные от цели импульсы принимаются антенной совместно с сигналом пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью. Принятый сигнал через антенный переключатель 2 подается на первый вход первого смесителя 3-1, на второй вход которого поступают колебания от гетеродина 7. Частота колебаний гетеродина 7 устанавливается такой величины, чтобы разность частот излученного антенной сигнала и гетеродина 7 была бы равна промежуточной частоте fпч, т.е. центральной частоте настройки первого УПЧ 4-1.The synchronization pulse from the first output of the synchronizer 5 is fed to the input of the transmitter 6. The transmitter 6 generates probing pulses, which through the antenna switch 2 enter the antenna 1, where they are then emitted into space. The pulses reflected from the target are received by the antenna in conjunction with a passive interference signal spatially aligned with the target. The received signal through the antenna switch 2 is fed to the first input of the first mixer 3-1, the second input of which receives oscillations from the local oscillator 7. The oscillation frequency of the local oscillator 7 is set so that the frequency difference between the radiated antenna signal and the local oscillator 7 is equal to the intermediate frequency f pc , i.e. the center tuning frequency of the first OPC 4-1.

В первом смесителе 3-1 происходит понижение частоты принимаемого сигнала до промежуточной частоты fпч. Далее сигнал подается на вход первого УПЧ 4-1, ширина полосы пропускания которого согласована с длительностью радиоимпульса, где он усиливается до необходимого уровня. Сигнал (прямой) с выхода первого УПЧ 4-1 поступает одновременно на второй вход второго смесителя 3-2 и на сигнальные (вторые) входы первого 8-1 и второго 8-2 временных селекторов первой и второй цепи соответственно.In the first mixer 3-1, the frequency of the received signal is reduced to an intermediate frequency f pc . Next, the signal is fed to the input of the first amplifier 4-1, the bandwidth of which is consistent with the duration of the radio pulse, where it is amplified to the required level. The signal (direct) from the output of the first amplifier 4-1 is supplied simultaneously to the second input of the second mixer 3-2 and to the signal (second) inputs of the first 8-1 and second 8-2 time selectors of the first and second circuit, respectively.

Во втором смесителе 3-2 происходит смешивание входного сигнала, поступающего на его второй вход, с напряжением от опорного генератора 14, поступающим на первый вход второго смесителя 3-2.In the second mixer 3-2, the input signal input to its second input is mixed with the voltage from the reference generator 14, which is supplied to the first input of the second mixer 3-2.

Опорный генератор 14 формирует стабильные непрерывные гармонические колебания с частотой, равной удвоенной промежуточной частоте настройки первого 4-1 и второго 4-2 УПЧ (фиг.2,г). На выходе второго смесителя 3-2 имеются две спектральные составляющие: суммарная и разностная. Сигнал с выхода второго смесителя 3-2 поступает на вход второго УПЧ 4-2, выделяющего только разностную составляющую спектра, для чего он имеет амплитудно-частотную характеристику такую же, как и первый УПЧ 4-1. При этом спектр сигнала на выходе второго УПЧ 4-2 представляет собой зеркально повернутый относительно промежуточной частоты fпч спектр сигнала, полученного на выходе первого УПЧ 4-1 (фиг.2,д), т.е. произведено спектральное преобразование прямого сигнала с выхода УПЧ 4-1 и получен спектрально преобразованный сигнал. С выхода УПЧ 4-2 спектрально преобразованный сигнал поступает на первые (сигнальные) входы временных селекторов 8-3 и 8-4 третьей и четвертой цепей.The reference oscillator 14 generates stable continuous harmonic oscillations with a frequency equal to twice the intermediate tuning frequency of the first 4-1 and second 4-2 IF (figure 2, g). At the output of the second mixer 3-2 there are two spectral components: total and difference. The signal from the output of the second mixer 3-2 is fed to the input of the second amplifier 4-2, which selects only the difference component of the spectrum, for which it has an amplitude-frequency characteristic the same as the first amplifier 4-1. At the output of the second IF signal spectrum 4-2 is mirror rotated with respect to the intermediate frequency f IF spectrum signal obtained at the output of a first IF amplifier 4-1 (2, d), i.e. Spectral conversion of the direct signal from the output of the amplifier 4-1 is performed and a spectrally converted signal is obtained. From the output of the UPCH 4-2, the spectrally converted signal is supplied to the first (signal) inputs of the temporary selectors 8-3 and 8-4 of the third and fourth circuits.

Генератор стробов 13 вырабатывает импульсы первого (опережающего) и второго (отстающего) задержанного на длительность импульса относительно начала первого стробов, например, прямоугольной формы, причем длительность стробов равна длительности зондирующих импульсов, а их фронт должен совпадать с энергетическим центром тяжести импульса от цели, что и осуществляется непрерывно с помощью всей радиолокационной следящей системы. Генератор стробов 13 синхронизируется импульсами, поступающими на его второй вход со второго выхода синхронизатора 5 для осуществления привязки моментов формирования стробов к временной задержке отраженного от цели сигнала относительно момента излучения антенной зондирующего импульса.The strobe generator 13 generates pulses of the first (leading) and second (lagging) pulses delayed by the duration relative to the beginning of the first strobe, for example, of a rectangular shape, the strobe duration being equal to the duration of the probe pulses, and their front should coincide with the energy center of gravity of the pulse from the target, which and is carried out continuously using the entire radar tracking system. The gate generator 13 is synchronized by pulses arriving at its second input from the second output of the synchronizer 5 for linking the moments of formation of the gates to the time delay of the signal reflected from the target relative to the moment of radiation of the probe pulse antenna.

Рассмотрим обработку сигналов в канале первого (опережающего) строба.Consider the processing of signals in the channel of the first (leading) gate.

Прямой и спектрально преобразованный сигналы (фиг.2,а и фиг.2,д) поступают соответственно на второй вход временного селектора 8-1 и на первый вход временного селектора 8-3. На первый вход временного селектора 8-1 и на второй вход временного селектора 8-3 подаются селекторные импульсы первого строба с первого выхода генератора стробов 13, моменты выработки стробов в котором управляются сигналами с выхода блока управления 12, поступающими на первый вход генератора стробов 13. Селекторные импульсы первого строба открывают временные селекторы 8-1 и 8-3 на время, равное длительности соответствующего строба.Direct and spectrally converted signals (Fig.2, a and Fig.2, d) are respectively received at the second input of the temporary selector 8-1 and at the first input of the temporary selector 8-3. To the first input of the temporary selector 8-1 and to the second input of the temporary selector 8-3, selector pulses of the first strobe are fed from the first output of the strobe generator 13, the moments of generating the strobe in which are controlled by the signals from the output of the control unit 12, arriving at the first input of the strobe generator 13. The selector pulses of the first gate open the temporary selectors 8-1 and 8-3 for a time equal to the duration of the corresponding strobe.

С выходов временных селекторов 8-1 и 8-3 во время действия первого строба прямой и спектрально преобразованный сигналы (фиг.2,а и фиг.2,д) поступают соответственно на входы соответствующих узкополосных фильтров 9-1 и 9-3 цепей. Амплитудно-частотные характеристики узкополосных фильтров 9-1 и 9-3 первой и третьей цепей (фиг.2,б и фиг.2,е) идентичны; они имеют полосы пропускания в диапазоне возможных значений доплеровских частот от Fgmin до Fgmax сигнала движущейся цели на промежуточной частоте, от fпч+Ffmin до fпч+Fgmax.From the outputs of the temporary selectors 8-1 and 8-3 during the operation of the first gate, the direct and spectrally transformed signals (Fig. 2, a and Fig. 2, e) are received respectively at the inputs of the corresponding narrow-band filters 9-1 and 9-3 of the circuits. The amplitude-frequency characteristics of the narrow-band filters 9-1 and 9-3 of the first and third circuits (Fig.2, b and Fig.2, e) are identical; they have bandwidths in the range of possible Doppler frequencies from F gmin to F gmax of the moving target signal at an intermediate frequency, from f pc + F fmin to f pc + F gmax .

В дальнейшем для определенности будем считать, что цель движется к радиолокатору и доплеровское смещение частоты положительно (фиг.2,а).In the future, for definiteness, we assume that the target moves toward the radar and the Doppler frequency offset is positive (Fig. 2, a).

Энергия сигнала (дисперсия) цели, прошедшая на выход временных селекторов 8-1 и 8-3 первой и третьей цепей, прямо пропорциональна площади перекрытия импульса, отраженного от цели, и импульса первого строба, а энергия (дисперсия) пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, прошедшей на выход временных селекторов 8-1 и 8-3 первой и третьей цепей, пропорциональна суммарной отражающей поверхности отражателей, попавших в пространственный элемент разрешения, совпадающий с целью, формирующей пассивную помеху в этом стробе.The signal energy (dispersion) of the target, which passed to the output of the temporary selectors 8-1 and 8-3 of the first and third circuits, is directly proportional to the overlap area of the pulse reflected from the target and the pulse of the first strobe, and the energy (dispersion) of passive interference spatially combined with the target passed to the output of the temporary selectors 8-1 and 8-3 of the first and third circuits is proportional to the total reflective surface of the reflectors falling into the spatial resolution element, which coincides with the target forming the passive interference in this strobe.

На выход первого узкополосного фильтра 9-1 проходят спектральные составляющие как сигнала движущейся цели, так и спектральные составляющие пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, попавшие в полосу его пропускания (фиг.2,в).The output of the first narrow-band filter 9-1 passes the spectral components of both the signal of a moving target and the spectral components of passive interference, spatially combined with the target, falling into its passband (Fig. 2, c).

На выход третьего узкополосного фильтра 9-3, соответствующего цепи обработки спектрально преобразованного сигнала, пройдут спектральные составляющие только пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, попавшие в полосу его пропускания (фиг.2,ж), которые в связи с симметричностью нормальной огибающей спектра пассивной помехи в этой области имеют такую же дисперсию, как и дисперсия остатков пассивных помех, прошедших первый узкополосный фильтр 9-1 первой цепи прямого сигнала.The output of the third narrow-band filter 9-3, corresponding to the processing chain of the spectrally transformed signal, will pass the spectral components of only the passive interference, spatially aligned with the target, falling into its passband (Fig. 2, g), which due to the symmetry of the normal envelope of the passive spectrum the interference in this area has the same dispersion as the dispersion of passive interference residues that have passed the first narrow-band filter 9-1 of the first direct signal circuit.

С выхода первого узкополосного фильтра 9-1 аддитивная смесь сигнала цели и остатков пассивной помехи (фиг.2,в), пространственно совмещенной с целью, поступает на вход первого блока оценки амплитуды 10-1, на выходе которого сигнал пропорционален оценке дисперсии этой смеси. Сигнал с выхода блока оценки амплитуды 10-1 поступает на первый вход блока вычитания 15-1.From the output of the first narrow-band filter 9-1, an additive mixture of the target signal and the residual passive interference (Fig.2c), spatially aligned with the target, is fed to the input of the first amplitude estimation block 10-1, at the output of which the signal is proportional to the dispersion estimate of this mixture. The signal from the output of the amplitude estimation block 10-1 is fed to the first input of the subtraction block 15-1.

С выхода третьего узкополосного фильтра 9-3 третьей цепи (фиг.2,к) составляющие спектра пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, поступают на вход третьего блока оценки амплитуды 10-3, на выходе которого сигнал пропорционален оценке дисперсии только пассивной помехи, поступившей на его вход.From the output of the third narrow-band filter 9-3 of the third circuit (Fig. 2, k), the components of the passive interference spectrum spatially aligned with the target are fed to the input of the third amplitude estimation block 10-3, the output of which is proportional to the dispersion estimate of the passive interference received at his entrance.

Сигнал с выхода третьего блока оценки амплитуды 10-3 поступает на второй вход первого блока вычитания 15-1 канала первого строба. В блоке вычитания 15-1 канала первого строба осуществляется вычитание из сигнала с выхода первого блока оценки амплитуды 10-1 сигнала с выхода третьего блока оценки амплитуды 10-3.The signal from the output of the third block of the estimation of the amplitude of 10-3 goes to the second input of the first block of subtraction 15-1 of the channel of the first gate. In the subtraction unit 15-1 of the channel of the first strobe, the signal from the output of the first block for estimating the amplitude 10-1 of the signal is subtracted from the output of the third block for estimating the amplitude of 10-3.

В связи с тем что сигнал от составляющих спектра пассивных помех на выходе первого блока оценки амплитуды 10-1 равен сигналу пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, на выходе третьего блока оценки амплитуды 10-3, то сигнал на выходе первого блока вычитания 15-1 канала первого строба пропорционален только сигналу цели на выходе первого блока оценки амплитуды 10-1, который пропорционален дисперсии сигнала цели на выходе первого узкополосного фильтра 9-1 и, соответственно, площади перекрытия сигнала цели и первого строба и не зависит от дисперсии пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, на выходах первого 8-1 и третьего 8-3 временных селекторов канала первого строба.Due to the fact that the signal from the components of the spectrum of passive interference at the output of the first block of amplitude estimation 10-1 is equal to the signal of passive interference spatially aligned with the target, at the output of the third block of amplitude estimation 10-3, the signal at the output of the first subtraction block 15-1 the channel of the first gate is proportional only to the target signal at the output of the first amplitude estimation block 10-1, which is proportional to the dispersion of the target signal at the output of the first narrow-band filter 9-1 and, accordingly, the overlap area of the target signal and the first gate and is not dependent from the dispersion of passive interference, spatially combined with the target, at the outputs of the first 8-1 and third 8-3 time channel selectors of the first strobe.

Обработка сигналов в канале второго строба осуществляется аналогично работе канала первого строба с учетом временной задержки второго строба.Signal processing in the channel of the second strobe is carried out similarly to the operation of the channel of the first strobe, taking into account the time delay of the second strobe.

Энергия (дисперсия) сигнала цели, прошедшего на выход второго 8-2 временного селектора канала второго строба, прямо пропорциональна площади перекрытия импульса, отраженного от цели, и импульса второго строба, а энергия (дисперсия) пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, прошедшей на выход второго 8-2 и четвертого 8-4 временных селекторов канала второго строба, пропорциональна эффективной отражающей поверхности элементов, формирующих пассивную помеху пространственно совмещенной с целью во втором стробе.The energy (dispersion) of the target signal transmitted to the output of the second 8-2 time channel selector of the second strobe is directly proportional to the overlap area of the pulse reflected from the target and the second strobe pulse, and the energy (dispersion) of passive interference spatially combined with the target passed to the output of the second 8-2 and fourth 8-4 temporary channel selectors of the second strobe is proportional to the effective reflective surface of the elements forming the passive interference spatially aligned with the target in the second strobe.

Сигнал с выхода второго блока оценки амплитуды 10-2 поступает на первый вход второго блока вычитания 15-2. Сигнал с выхода четвертого блока оценки амплитуды 10-4 поступает на второй вход второго блока вычитания 15-2 канала второго строба. Во втором блоке вычитания 15-2 канала второго строба осуществляется вычитание из сигнала с выхода второго блока оценки амплитуды 10-2 сигнала с выхода четвертого блока оценки амплитуды 10-4.The signal from the output of the second amplitude estimation block 10-2 is supplied to the first input of the second subtraction block 15-2. The signal from the output of the fourth block of the estimation of amplitude 10-4 is supplied to the second input of the second block of subtraction 15-2 of the channel of the second gate. In the second block subtracting channel 15-2 of the second strobe, the signal from the output of the second block for estimating the amplitude of 10-2 is subtracted from the output of the fourth block for estimating the amplitude of 10-4.

Сигнал на выходе второго блока вычитания 15-2 канала второго строба пропорционален только сигналу цели на выходе второго блока оценки амплитуды 10-2, который пропорционален дисперсии сигнала цели на выходе второго узкополосного фильтра 9-2 и, соответственно, пропорционален площади перекрытия сигнала цели и второго строба и не зависит от дисперсии пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, на выходах второго 8-2 и четвертого 8-4 временных селекторов канала второго строба.The signal at the output of the second subtraction block 15-2 of the second strobe channel is proportional only to the target signal at the output of the second amplitude estimation block 10-2, which is proportional to the dispersion of the target signal at the output of the second narrow-band filter 9-2 and, accordingly, is proportional to the overlap area of the target signal and the second the gate and does not depend on the variance of passive interference spatially combined with the target at the outputs of the second 8-2 and fourth 8-4 time channel selectors of the second gate.

Сигнал с выхода первого блока вычитания 15-1 поступает на первый вход блока сравнения 11, на второй вход которого поступает сигнал с выхода второго блока вычитания 15-2. В блоке сравнения 11 происходит вычитание из сигнала, поступившего на его первый вход, сигнала, поступившего на его второй вход. Сигнал с выхода блока сравнения 11 является сигналом ошибки только временного рассогласования между энергетическим центром импульса цели с выхода первого УПЧ 4-1 и фронтом селекторных импульсов первого и второго стробов, формируемых генератором стробов 13. В случае равенства сигналов на первом и втором входах блока сравнения 11 первый строб перекрывается по площади с половиной импульса цели, а второй строб перекрывается со второй половиной импульса цели. В случае неравенства сигналов на первом и втором входах блока сравнения 11 на его выходе вырабатывается сигнал ошибки, который воздействует через блок управления 12 на временное положение стробов, формируемых генератором стробов 13, таким образом, чтобы свести рассогласование к нулю.The signal from the output of the first subtraction block 15-1 enters the first input of the comparison unit 11, the second input of which receives the signal from the output of the second subtraction block 15-2. In the comparison block 11, the signal received at its second input is subtracted from the signal received at its first input. The signal from the output of the comparison unit 11 is an error signal of only a temporary mismatch between the energy center of the target pulse from the output of the first IFA 4-1 and the front of the selector pulses of the first and second gates generated by the strobe generator 13. In the case of equal signals at the first and second inputs of the comparison unit 11 the first strobe overlaps in area with half the target's pulse, and the second strobe overlaps with the second half of the target's pulse. In the case of inequality of the signals at the first and second inputs of the comparison unit 11, an error signal is generated at its output, which acts through the control unit 12 on the temporary position of the gates generated by the strobe generator 13, so as to reduce the mismatch to zero.

В связи с тем что сигналы на выходах блоков вычитаний 15-1 и 15-2 каналов первого и второго стробов не зависят от дисперсий пассивных помех в пределах соответствующих стробов, а зависят только от площадей перекрытий соответствующих стробов с импульсом цели, сигнал ошибки на выходе блока сравнения 11 не зависит от различий свойств (мощностей) пассивной помехи, пространственно совмещенной с целью, в первом и втором стробах, а зависит только от временного рассогласования между энергетическим центром импульса цели и фронтом импульсов стробов.Due to the fact that the signals at the outputs of the subtraction blocks 15-1 and 15-2 of the channels of the first and second gates do not depend on the dispersion of passive interference within the corresponding gates, but depend only on the overlap areas of the corresponding gates with the target pulse, an error signal at the output of the block 11, does not depend on differences in the properties (powers) of passive interference spatially aligned with the target in the first and second gates, but depends only on the temporal mismatch between the energy center of the target pulse and the front of the strobe pulses.

В предлагаемой РЛС слежение за дальностью до малоразмерной движущейся цели осуществляется с высокой точностью независимо от характера пространственных свойств отражателей, формирующих пассивную помеху, пространственно совмещенную с целью.In the proposed radar, tracking the range to a small moving target is carried out with high accuracy regardless of the nature of the spatial properties of the reflectors forming a passive interference spatially combined with the target.

В прототипе низкая точность слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели обусловлена ошибкой измерения, нормированные значения которой приведены на фиг.3, вызванной пространственной неоднородностью мощностей пассивных помех, пространственно совмещенных с целью, в каналах первого (опережающего) и второго (задержанного) стробов. В большинстве случаев пассивные помехи, попадающие в первый и второй стробы, имеют различные интенсивности в виду различия удельных эффективных отражающих поверхностей, формулирующих пассивные помехи в соответствующих стробах. Поэтому дисперсия остатков пассивных помех, проходящих через первый узкополосный фильтр, в канале первого строба отличается от дисперсии остатков пассивных помех, проходящих через второй узкополосной фильтр в канале второго строба. В результате на выходе блока сравнения, кроме полезной информации о временном положении импульса малоразмерной движущейся цели, существует сигнал ошибки измерения, обусловленный разностью дисперсий пассивных помех, проходящих через первый и второй узкополосные фильтры каналов первого и второго стробов. Наличие сигнала ошибки измерения приводят к возникновению ошибки рассогласования временного положения центра принятого сигнала малоразмерной движущейся цели и фронта селекторных стробов и, как следствие, снижению точности автоматического слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели.In the prototype, the low accuracy of tracking the range of a small moving target is due to a measurement error, the normalized values of which are shown in Fig. 3, caused by spatial heterogeneity of the power of passive interference spatially aligned with the target in the channels of the first (leading) and second (delayed) gates. In most cases, passive noises falling into the first and second gates have different intensities in view of the differences in specific effective reflective surfaces that formulate passive noises in the corresponding gates. Therefore, the dispersion of the passive interference residues passing through the first narrow-band filter in the channel of the first gate differs from the dispersion of the passive interference residues passing through the second narrow-band filter in the channel of the second gate. As a result, at the output of the comparison unit, in addition to useful information about the temporal position of the pulse of a small moving target, there is a measurement error signal due to the difference in the variances of passive noise passing through the first and second narrow-band filters of the channels of the first and second gates. The presence of a measurement error signal leads to an error in the mismatch of the temporal position of the center of the received signal of the small moving target and the front of the selector strobes and, as a result, the accuracy of automatic tracking of the range of the small moving target is reduced.

Предлагаемая РЛС автоматического слежения за дальностью увеличивает точность автоматического слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели на 20-70% от длительности зондирующего импульса путем компенсации ошибки измерения, вызванной неравенством мощностей пассивных помех, пространственно совмещенных с целью в каналах первого (опережающего) и второго (задержанного) стробов.The proposed automatic range tracking radar increases the accuracy of automatic tracking of the range of a small moving target by 20-70% of the duration of the probe pulse by compensating for measurement errors caused by the inequality of passive jamming powers spatially aligned with the target in the channels of the first (leading) and second (delayed) gates.

При интенсивном развитии современной техники бортовых радиолокаторов, РЛС управления воздушным движением повышение точности автоматического слежения за дальностью малоразмерной движущейся цели в условиях воздействия пространственно неоднородных пассивных помех, пространственно совмещенных с целью, является актуальной задачей и говорит о перспективности применения предлагаемого технического решения.With the intensive development of modern technology of airborne radars, air traffic control radars, increasing the accuracy of automatic tracking of the range of a small moving target under the influence of spatially inhomogeneous passive interference spatially combined with the target is an urgent task and speaks of the promising application of the proposed technical solution.

Claims (1)

Радиолокационная станция автоматического слежения за дальностью, содержащая последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, первый смеситель и первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ), последовательно соединенные синхронизатор, передатчик и гетеродин, выход которого соединен со вторым входом первого смесителя, а второй выход передатчика подключен ко второму входу антенного переключателя, первую и вторую цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующего временного селектора, узкополосного фильтра и блока оценки амплитуды, последовательно соединенные блок сравнения, вырабатывающий сигнал ошибки для сведения к нулю временного рассогласования между энергетическим центром импульса цели и фронтом импульсов стробов, блок управления, предназначенный для управления моментом выработки стробов, и генератор стробов, второй вход которого подключен ко второму выходу синхронизатора, а первый и второй выходы, вырабатывающие импульсы первого опережающего и второго отстающего, задержанного на длительность импульса относительно начала первого, стробов - к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов, отличающаяся тем, что в нее введены последовательно соединенные опорный генератор, второй смеситель, второй вход которого подключен к выходу первого УПЧ, и второй УПЧ, третья и четвертая цепи, состоящие из последовательно соединенных соответствующих третьего и четвертого временного селектора, третьего и четвертого узкополосного фильтра и третьего и четвертого блока оценки амплитуды, причем первый, второй, третий и четвертый блоки оценки амплитуды предназначены для оценки дисперсии смеси сигнала цели и остатков пассивной помехи, первый и второй блоки вычитания, первые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно первого и второго блоков оценки амплитуды, вторые входы каждого из которых подключены к выходам соответственно третьего и четвертого блоков оценки амплитуды, а их выходы соединены соответственно с первым и вторым входами блока сравнения, при этом первые входы третьего и четвертого временных селекторов подключены к выходу второго УПЧ, вторые входы - к первым входам соответственно первого и второго временных селекторов, вторые входы которых соединены с выходом первого УПЧ. An automatic range tracking radar containing a series-connected antenna, an antenna switch, a first mixer and a first intermediate frequency amplifier (IFA), serially connected synchronizer, transmitter and local oscillator, the output of which is connected to the second input of the first mixer, and the second output of the transmitter is connected to the second the input of the antenna switch, the first and second circuits, consisting of a series-connected corresponding time selector, a narrow-band filter and amplitude estimation lock, connected in series to the comparator, generating an error signal for zeroing the time mismatch between the energy center of the target pulse and the front of the strobe pulses, a control unit for controlling the moment of generating the gates, and a strobe generator, the second input of which is connected to the second output of the synchronizer and the first and second outputs generating pulses of the first leading and second lagging, delayed by the pulse duration relative to the beginning of the first, gates - to the first inputs of the first and second time selectors, respectively, characterized in that a reference generator, a second mixer, a second input of which is connected to the output of the first amplifier, and a second amplifier, the third and fourth circuits, consisting of the corresponding the third and fourth time selector, the third and fourth narrow-band filter and the third and fourth amplitude estimation blocks, the first, second, third and fourth amplitude estimation blocks The first and second subtraction blocks, the first inputs of each of which are connected to the outputs of the first and second blocks of amplitude estimation, the second inputs of each of which are connected to the outputs of the third and fourth blocks of amplitude estimation, respectively, are calculated to estimate the dispersion of the mixture of the target signal and the passive interference residues, and their outputs are connected respectively to the first and second inputs of the comparison unit, while the first inputs of the third and fourth time selectors are connected to the output of the second amplifier, the second inputs to the first inputs respectively, the first and second time selectors, the second inputs of which are connected to the output of the first amplifier.
RU2011125243/07A 2011-06-17 2011-06-17 Radar station for automatic range monitoring RU2463623C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125243/07A RU2463623C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Radar station for automatic range monitoring

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011125243/07A RU2463623C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Radar station for automatic range monitoring

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2463623C1 true RU2463623C1 (en) 2012-10-10

Family

ID=47079686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125243/07A RU2463623C1 (en) 2011-06-17 2011-06-17 Radar station for automatic range monitoring

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2463623C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3947848A (en) * 1962-08-07 1976-03-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Anti-jam dual channel video cancellation circuit for first target tracking system
US3986187A (en) * 1956-01-30 1976-10-12 Hughes Aircraft Company Automatic signal tracking circuit
US4010469A (en) * 1951-06-20 1977-03-01 The Rand Corporation Interference suppression
RU96100495A (en) * 1996-01-10 1998-03-20 Ставропольское высшее авиационное инженерное училище ПВО им.маршала авиации В.А.Судца NEXT RADAR SYSTEM OF TRAJECTOR MEASUREMENTS
RU2194288C2 (en) * 2000-12-15 2002-12-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Radar system
RU2315332C1 (en) * 2006-03-28 2008-01-20 ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Radiolocation station
RU2361235C1 (en) * 2007-12-03 2009-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") Method of detecting and tracking low-flying targets
JP2010256083A (en) * 2009-04-22 2010-11-11 Mitsubishi Electric Corp Radar device

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4010469A (en) * 1951-06-20 1977-03-01 The Rand Corporation Interference suppression
US3986187A (en) * 1956-01-30 1976-10-12 Hughes Aircraft Company Automatic signal tracking circuit
US3947848A (en) * 1962-08-07 1976-03-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Anti-jam dual channel video cancellation circuit for first target tracking system
RU96100495A (en) * 1996-01-10 1998-03-20 Ставропольское высшее авиационное инженерное училище ПВО им.маршала авиации В.А.Судца NEXT RADAR SYSTEM OF TRAJECTOR MEASUREMENTS
RU2194288C2 (en) * 2000-12-15 2002-12-10 Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" Radar system
RU2315332C1 (en) * 2006-03-28 2008-01-20 ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" Radiolocation station
RU2361235C1 (en) * 2007-12-03 2009-07-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Рубин" (ОАО "НПП "Рубин") Method of detecting and tracking low-flying targets
JP2010256083A (en) * 2009-04-22 2010-11-11 Mitsubishi Electric Corp Radar device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ТУРНЕЦКИЙ Л.С. Анализ работы радиолокационной станции автоматического слежения за дальностью наземной цели.// Радиоэлектроника интеллектуальных транспортных средств: Научно-технический сборник. Вып.5. - СПб: Изд-во. СЗТУ, 2011, с.44-49. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10670698B2 (en) Radar device with phase noise estimation
US10564268B2 (en) Phase-error correction in a synthetic aperture imaging system with local oscillator time delay adjustment
US11656325B2 (en) Methods and apparatus to realize scalable antenna arrays with large aperture
US10371800B2 (en) Radar device with noise cancellation
CN101036068B (en) Electro-optical method for measuring distance and detecting a non-ideal chirp profile
US2837738A (en) Passive range measuring device
KR101239166B1 (en) Frequency modulated continuous wave proximity sensor
US20160139257A1 (en) Fmcw radar device and fmcw radar signal processing method
RU2412450C2 (en) Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end
US11914069B2 (en) System and MMIC architecture for coherent multi-chip phased array MIMO applications
KR102063468B1 (en) Active Radar Target Simulating Apparatus
CA3147505A1 (en) Radar device
RU2463623C1 (en) Radar station for automatic range monitoring
US8780955B2 (en) Signal processing apparatus, radar apparatus, and signal processing method
CA2971055C (en) Phase-error correction in a synthetic aperture imaging system with local oscillator time delay adjustment
RU2589036C1 (en) Radar with continuous noise signal and method of extending range of measured distances in radar with continuous signal
RU2362180C2 (en) Short-range radiolocator with ultra high resolution (versions)
Melzer et al. Phase noise estimation in FMCW radar transceivers using an artificial on-chip target
Nohmi Development of vibration-imaging radar (VirA)
Mogyla et al. Relay-type noise correlation radar for the measurement of range and vector range rate
RU2475772C1 (en) Device for automatic range track on target
RU95412U1 (en) NONLINEAR RADAR STATION FOR DETECTION OF RADIO ELECTRONIC EXPLOSION CONTROL DEVICES
RU2580507C2 (en) Radar method and doppler radar with transmitter for implementation thereof
Susek et al. Broadband microwave correlation receiver for noise radar
Lan et al. Solution to range and velocity ambiguities based on frequency diversity MIMO radar

Legal Events

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

Effective date: 20140618