RU2696274C1 - Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems - Google Patents
Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2696274C1 RU2696274C1 RU2018141181A RU2018141181A RU2696274C1 RU 2696274 C1 RU2696274 C1 RU 2696274C1 RU 2018141181 A RU2018141181 A RU 2018141181A RU 2018141181 A RU2018141181 A RU 2018141181A RU 2696274 C1 RU2696274 C1 RU 2696274C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- receiver
- digital
- input
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
- G01S13/89—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
- G01S13/90—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging using synthetic aperture techniques, e.g. synthetic aperture radar [SAR] techniques
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для выполнения широкого круга задач в режимах «воздух-поверхность», «воздух-воздух», «метео» и «маловысотный полет» при использовании на летательных аппаратах, а также в режиме «охрана» при использовании в стационарных условиях.The invention relates to the field of radar and is intended to perform a wide range of tasks in the air-to-surface, air-to-air, meteo and low-altitude flight modes when used on aircraft, as well as in the security mode when used in stationary conditions.
Известны радиолокационные системы (РЛС) для летательных аппаратов, предназначенные для обнаружения, сопровождения объектов, измерения их координат, обнаружения грозовых фронтов, обнаружения и измерения высоты наземных препятствий и выполнения других функций.Known radar systems (radar) for aircraft designed to detect, track objects, measure their coordinates, detect lightning fronts, detect and measure the height of ground obstacles and perform other functions.
Например, двухдиапазонный моноимпульсный радиолокатор со встроенным контролем, заявка №2001104500 от 20.02.2001 г. Радиолокатор содержит антенну с диапазонным суммарно-разностным устройством и вспомогательными антеннами, два приемо-передающих тракта. Решены задачи моноимпульсной пеленгации при работе в двух диапазонах. Однако радиолокатор имеет следующие недостатки: приемный тракт - аналоговый, низкие помехозащищенность и разрешение по координатам, не обеспечена многофункциональность.For example, a dual-band monopulse radar with integrated control, application No. 2001104500 dated 02.20.2001. The radar contains an antenna with a range sum-difference device and auxiliary antennas, two transceiver paths. The problems of monopulse direction finding were solved when working in two ranges. However, the radar has the following disadvantages: the receiving path is analog, low noise immunity and resolution in coordinates; multifunctionality is not provided.
В радиолокаторе, защищенным патентом WO 2010090564, достигнуто высокое разрешение по координатам при работе в двух диапазонах. К недостаткам относятся: низкая помехозащищенность, отсутствует моноимпульсная пеленгация, не обеспечена многофункциональность.In the radar protected by patent WO 2010090564, a high resolution in coordinates has been achieved when operating in two ranges. The disadvantages include: low noise immunity, there is no single-pulse direction finding, multifunctionality is not provided.
Известна также многофункциональная радиолокационная станция для летательных аппаратов (RU патент №2319173, МПК G01S 13/90), принятая за прототип.Also known multifunctional radar station for aircraft (RU patent No. 2319173, IPC G01S 13/90), adopted as a prototype.
Данная РЛС выполняет функции обнаружения грозовых фронтов и кучевых облаков, обзора земной поверхности, обнаружения и измерения высоты наземных препятствий при полете на малых высотах. Функция измерения с заданной точностью высоты наземных препятствий обеспечивается путем обужения луча антенны в угломестной плоскости на прием. Это достигается тем, что в щелевой антенне кроме суммарной диаграммы формируется разностная диаграмма в угломестной плоскости.This radar performs the functions of detecting lightning fronts and cumulus clouds, surveying the earth's surface, detecting and measuring the height of ground obstacles when flying at low altitudes. The measurement function with a given accuracy of the height of ground obstacles is provided by narrowing the antenna beam in the elevation plane at the reception. This is achieved by the fact that in the slot antenna, in addition to the summary diagram, a difference diagram is formed in the elevation plane.
Для реализации задачи обужения луча в угломестной плоскости суммарной диаграммы используется сигнал разностной диаграммы для чего в цифровой процессор сигналов введено устройство обужения, включающее коммутатор, первое устройство памяти (U∑), второе устройство памяти (UΔ), устройство разности, первое и второе устройство умножения.To accomplish the task of beam narrowing in the elevation plane of the total diagram, a difference diagram signal is used. For this purpose, a narrowing device is introduced into the digital signal processor, including a switch, a first memory device (U∑), a second memory device (UΔ), a difference device, the first and second multiplication device .
Данная РЛС имеет следующие недостатки: отсутствует моноимпульсная пеленгация по азимуту, низкая помехоустойчивость по зеркальному каналу, нет высокого разрешения по координатам, синтезатор частот аналоговый, что не позволяет наращивать функции.This radar has the following disadvantages: there is no monopulse direction finding in azimuth, low noise immunity along the mirror channel, there is no high resolution in coordinates, the frequency synthesizer is analog, which does not allow increasing the functions.
Учитывая современные требования к реализуемым функциям радиолокационных систем летательных аппаратов, к повышению разрешения, точности и надежности решения задач при жестких ограничениях на габариты аппаратуры, задачей изобретения является создание малогабаритной многорежимной бортовой радиолокационной системы.Given the current requirements for the implemented functions of the radar systems of aircraft, to increase the resolution, accuracy and reliability of solving problems with severe restrictions on the dimensions of the equipment, the objective of the invention is to create a small multi-mode onboard radar system.
Технический результат от использования изобретения заключается в возможности решение задач прототипа, а также дополнительно реализуются следующие функции и свойства:The technical result from the use of the invention lies in the possibility of solving the problems of the prototype, and the following functions and properties are additionally implemented:
1) использование разных диапазонов частот позволяет, используя особенности распространения и отражения радиосигналов в разных средах, интегрально получить более высокие характеристики по дальности, точности, разрешающей способности в простых и сложных помеховых и метеоусловиях, а также обеспечить обнаружение и наблюдение объектов, скрытых растительным или другим радиопрозрачным покровом для используемых диапазонов частот;1) the use of different frequency ranges allows, using the features of the propagation and reflection of radio signals in different environments, integrally to obtain higher characteristics in range, accuracy, resolution in simple and complex interference and weather conditions, as well as to ensure the detection and observation of objects hidden by plant or other radiotransparent cover for used frequency ranges;
2) картографирование с реальным лучом и синтезированием апертуры;2) mapping with a real beam and aperture synthesis;
3) информационное обеспечение маловысотного полета с формированием профильного (по вертикали и горизонтали) и квазитрехмерного радиолокационного изображения поверхности земли и объектов;3) information support for low-altitude flight with the formation of a profile (vertical and horizontal) and quasi-three-dimensional radar images of the earth's surface and objects;
4) селекция движущихся объектов;4) selection of moving objects;
5) определение зон повышенной турбулентности и низковысотных «сдвигов ветра»;5) determination of zones of increased turbulence and low-altitude "wind shears";
6) обзор, обнаружение и сопровождение воздушных целей;6) review, detection and tracking of air targets;
7) определение факта нарушения границ охраняемой зоны.7) determination of the fact of violation of the boundaries of the protected zone.
Решение поставленной задачи достигается тем, что предлагаемая РЛС (см. фиг. 1) содержит антенный модуль (1), содержащий волноводно-щелевую антенную решетку (ВЩАР) (2), привод (3) четырехканальный сверхвысокочастотный приемник (СВЧ-приемник) с первым переносом частоты (4) и циркулятор (5), четырехканальный приемник ПЧ со вторым переносом частоты (6), передатчик (7), цифровой синтезатор частот и синхросигналов управления (СЧС) (8), бортовую цифровую вычислительную машину (БЦВМ) (9), и бесплатформенную инерциальную навигационную систему (11), при этом БЦВМ содержит четырехканальный цифровой приемник (ЦПРМ) (10), имеющий четыре аналого-цифровых преобразователя (АЦП), программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) обработки информации, управления и ввода-вывода, при этом первые входы АЦП подключены к соответствующим выходам приемника ПЧ по четырем приемным каналам - суммарному, разностному по наклону, разностному по азимуту и компенсационному - на промежуточной частоте, выходы АЦП подключены к ПЛИС обработки информации, управления и ввода-вывода, которая в свою очередь посредством высокоскоростного интерфейса (PCI-Express 8х) соединена с бортовой цифровой вычислительной машиной (БЦВМ), первый выход СЧС соединен с входом передатчика, второй выход - с входом СВЧ-приемника, третий выход - со вторым входом АЦП, первый выход СЧС соединен с ПЛИС цифрового приемника и с БЦВМ, второй выход - с ЦПРМ, - третий выход - с приемником ПЧ, четвертый выход - с входом СВЧ-приемника, пятый выход - с входом ПС ВЩАР, шестой выход - с входом передатчика, а вход СЧС - с БЦВМ посредством канала информационного обмена RS-485, выход бес платформенной инерциальной системы соединен с БЦВМ через другой порт RS-485.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed radar (see Fig. 1) contains an antenna module (1) containing a slotted waveguide antenna array (VCHAR) (2), a drive (3) a four-channel microwave receiver (microwave receiver) with the first frequency transfer (4) and a circulator (5), a four-channel IF receiver with a second frequency transfer (6), a transmitter (7), a digital synthesizer of frequency and control clock signals (SCH) (8), an on-board digital computer (BCM) (9) , and a strapdown inertial navigation system (11), while the computer with holds a four-channel digital receiver (DSPM) (10), which has four analog-to-digital converters (ADCs), a programmable logic integrated circuit (FPGA) for information processing, control and input-output, while the first inputs of the ADC are connected to the corresponding outputs of the IF receiver in four receiving channels - total, differential in slope, differential in azimuth and compensation - at an intermediate frequency, the ADC outputs are connected to the FPGA of information processing, control and input-output, which, in turn, by means of high the low-speed interface (PCI-Express 8x) is connected to the on-board digital computer (BTsVM), the first output of the frequency response is connected to the input of the transmitter, the second output is to the input of the microwave receiver, the third output is to the second input of the ADC, the first output of the frequency response is connected to the digital FPGA the receiver and with the digital computer, the second output is with the DPCM, the third output is with the IF receiver, the fourth output is with the input of the microwave receiver, the fifth output is with the input of the PS VCHAR, the sixth output is with the input of the transmitter, and the input of the frequency response is with the digital computer through communication channel RS-485, output of platformless inertial system The system is connected to the computer via another RS-485 port.
Заявляемое изобретение поясняется фигурами.The claimed invention is illustrated by figures.
На фиг. 1 представлена схема предлагаемой РЛС, где обозначены:In FIG. 1 presents a diagram of the proposed radar, where indicated:
1. Антенный модуль;1. Antenna module;
2. Волноводно-щелевая антенная решетка (ВЩАР);2. Waveguide-slot antenna array (VCHAR);
3. Привод антенны;3. Antenna drive;
4. СВЧ приемник;4. microwave receiver;
5. Циркулятор;5. The circulator;
6. Приемник ПЧ;6. IF receiver;
7. Передатчик;7. Transmitter;
8. Синтезатор частот и синхросигналов (СЧС);8. A synthesizer of frequencies and clock signals (SES);
9. БЦВМ:9. BTsVM:
10. Цифровой приемник (ЦПРМ);10. Digital receiver (DPC);
11. Бесплатформенная инерциальная навигационная система (БИНС); RS-485 - канал информационного обмена;11. The strapdown inertial navigation system (SINS); RS-485 - information exchange channel;
Выход системы - высокоскоростной интерфейс.System output - high speed interface.
На фиг. 2 представлена блок-схема цифрового приемника, где обозначены:In FIG. 2 shows a block diagram of a digital receiver, where are indicated:
12. АЦП1 суммарного канала ∑;12. ADC1 of the total channel ∑;
13. АЦП2 разностного канала по наклону Δн;13. ADC2 of the difference channel by the slope Δн;
14. АЦП3 разностного канала по азимуту Δа;14. ADC3 of the difference channel in azimuth Δa;
15. АЦП4 компенсационного канала К;15. ADC4 compensation channel K;
16. Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) обработки информации, управления и ввода-вывода информации;16. Programmable logic integrated circuit (FPGA) information processing, control and input-output information;
На фиг. 3 приведена блок-схема цифрового синтезатора частот и синхросигналов управления, где обозначены:In FIG. 3 shows a block diagram of a digital frequency synthesizer and control clock, where are indicated:
17. Программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) управления;17. Programmable logic integrated circuit (FPGA) control;
18. Цифровой гетеродин;18. Digital local oscillator;
19. Цифровой квадратурный смеситель;19. Digital quadrature mixer;
20. Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);20. Digital-to-analog converter (DAC);
21. Генератор опорных частот;21. The reference frequency generator;
22. Смеситель;22. The mixer;
23. Коммутатор.23. The switch.
На фиг. 4 изображена схема реализации режима детального разрешения.In FIG. 4 shows a diagram of the implementation of the detailed resolution mode.
Построение предлагаемой малогабаритной многорежимной бортовой радиолокационной системы основывается на применении современных цифровых методов и устройств обработки, приема и передачи информации и программного обеспечения (ПО) реального времени. Это позволило создать малогабаритные с высокой степенью интеграции электронные модули, которые объединены друг с другом, с БЦВМ и с БИНС в составе РЛС интерфейсами информационного обмена и практически не имеют ограничений по взаимному размещению. При этом в процессе работы РЛС проводится регулярный функциональный контроль работоспособности и настройка изделия с помощью подачи через ВЩАР на входы суммарного и разностных каналов СВЧ-приемника пилот-сигнала (ПС), являющегося имитационной моделью зондирующего сигнала.The construction of the proposed small multi-mode airborne radar system is based on the use of modern digital methods and devices for processing, receiving and transmitting information and software (software) in real time. This made it possible to create small-sized, highly integrated electronic modules that are combined with each other, with a digital computer and with SINS as part of the radar information exchange interfaces and have virtually no restrictions on their mutual placement. At the same time, during the operation of the radar, regular functional monitoring of the operability and adjustment of the product is carried out by supplying a pilot signal (PS), which is a simulation model of the sounding signal, to the inputs of the total and difference channels of the microwave receiver, through the VCHAR.
Предлагаемая в соответствии с фиг. 1 радиолокационная система состоит из антенного модуля (1) содержащего ВЩАР (2), привод (3), СВЧ приемник (4) и циркулятор (5), приемника ПЧ (6), передатчика (7), СЧС (8), БЦВМ (9) со встроенным ЦПРМ (10) и БИНС (11), связанных между собой сигнальными и управляющими цепями, а также высокоскоростными интерфейсами (RS-485).Proposed in accordance with FIG. 1 radar system consists of an antenna module (1) containing a VCHAR (2), a drive (3), a microwave receiver (4) and a circulator (5), an IF receiver (6), a transmitter (7), a frequency response system (8), a digital computer ( 9) with integrated DPCM (10) and SINS (11), interconnected by signal and control circuits, as well as high-speed interfaces (RS-485).
Излучение зондирующего сигнала производится по суммарному (∑) каналу ВЩАР (2), для чего выход передатчика (7) соединен с входом циркулятора (5), а «вход-выход» циркулятора (5) соединен с суммарным каналом ВЩАР (2).The sounding signal is produced through the total (∑) channel of the VCHAR (2), for which the output of the transmitter (7) is connected to the input of the circulator (5), and the “input-output” of the circulator (5) is connected to the total channel of the VChAR (2).
Прием отраженных зондирующих сигналов осуществляется с помощью антенного модуля (1) через ВЩАР (2) по суммарному (∑), разностному по наклону (Δн), разностному по азимуту (Δа) и компенсационному (К) каналам. Для передачи принимаемого ВЩАР (2) сигнала по суммарному каналу (∑) выход циркулятора (5) соединен с первым входом СВЧ-приемника (4). Для передачи принимаемого сигнала по каналу разностному по наклону (Δн) второй выход ВЩАР (2) соединен со вторым входом СВЧ-приемника (4). Для передачи принимаемого сигнала по каналу разностному по азимуту (Δа) третий выход ВЩАР (2) соединен с третьим входом СВЧ-приемника (4). Для передачи принимаемого сигнала по каналу компенсационному (К) четвертый выход ВЩАР (2) соединен с четвертым входом СВЧ-приемника (4). Выходы соответствующих каналов СВЧ-приемников (4) на первой промежуточной частоте подключены к соответствующим входам приемника ПЧ. Выходы соответствующих каналов на второй промежуточной частоте приемника ПЧ (6) подключены ко входам АЦП1 (12), АЦП2 (13), АЦП3 (14), АЦП4 (15) цифрового приемника (10), структура которого приведена на фиг.2. В цифровом приемнике (10) «оцифрованные» сигналы каналов приема ∑, Δн, Δa и К с выходов АЦП1 (12), АЦП2 (13), АЦП3 (14), АЦП4 (15) соответственно поступают на первый, второй, третий и четвертый входы ПЛИС обработки информации, управления и ввода-вывода (16), где осуществляется цифровое гетеродинирование, квадратурная демодуляция сигналов с линейно-частотной модуляцией (ЛЧМ), фильтрация и компенсация изменений фазы принятого сигнала, обусловленных движением носителя. Для обмена данными цифрового приемника (10) «вход-выход» ПЛИС (16) подсоединен к системной шине БЦВМ (9).The reception of reflected sounding signals is carried out using the antenna module (1) through the VCHAR (2) in total (∑), difference in slope (Δн), difference in azimuth (Δа) and compensation (K) channels. To transmit the received VCHAR (2) signal through the total channel (∑), the output of the circulator (5) is connected to the first input of the microwave receiver (4). To transmit the received signal over the channel with a slope difference (Δн), the second output of the VCHAR (2) is connected to the second input of the microwave receiver (4). To transmit the received signal over the differential azimuth channel (Δа), the third output of the VCHAR (2) is connected to the third input of the microwave receiver (4). To transmit the received signal through the compensation channel (K), the fourth VCHAR output (2) is connected to the fourth input of the microwave receiver (4). The outputs of the corresponding channels of the microwave receivers (4) at the first intermediate frequency are connected to the corresponding inputs of the IF receiver. The outputs of the corresponding channels at the second intermediate frequency of the IF receiver (6) are connected to the inputs of ADC1 (12), ADC2 (13), ADC3 (14), ADC4 (15) of the digital receiver (10), the structure of which is shown in Fig. 2. In the digital receiver (10), the “digitized” signals of the receive channels ∑, Δн, Δa, and K from the outputs of ADC1 (12), ADC2 (13), ADC3 (14), ADC4 (15) respectively arrive at the first, second, third, and fourth FPGA inputs for information processing, control, and input-output (16), where digital heterodyning, quadrature demodulation of signals with linear frequency modulation (LFM), filtering and compensation of phase changes of the received signal due to carrier movement are performed. To exchange data from a digital receiver (10), the input-output FPGA (16) is connected to the system bus of the computer (9).
Формирование сигналов тактового интервала и частоты выборок, используемых в цифровом приемнике (10) и БЦВМ (9), производится в СЧС (8), представленном на фиг. 3, первый вывод которого подключен к входу ПЛИС обработки информации, управления и ввода вывода (16) цифрового приемника (10) и БЦВМ (9), а второй выход подключен ко вторым управляющим входам АЦП1 (12), АЦП2 (13), АЦП3 (14), АЦП4 (15) цифрового приемника (10).The generation of the signals of the clock interval and sampling frequency used in the digital receiver (10) and the digital computer (9) is performed in the frequency response system (8) shown in FIG. 3, the first output of which is connected to the FPGA input of information processing, control and input of the output (16) of the digital receiver (10) and the digital computer (9), and the second output is connected to the second control inputs of the ADC1 (12), ADC2 (13), ADC3 ( 14), ADC4 (15) of the digital receiver (10).
Для передачи сигнала частоты гетеродина ПЧ третий вывод СЧС (8) подсоединен к пятому входу приемника ПЧ (6).To transmit the frequency signal of the local oscillator frequency converter, the third output of the frequency response (8) is connected to the fifth input of the frequency converter receiver (6).
Для передачи сигнала частоты гетеродина четвертый вывод СЧС (8) подсоединен к пятому входу СВЧ-приемника (4).To transmit the frequency signal of the local oscillator, the fourth output of the frequency response (8) is connected to the fifth input of the microwave receiver (4).
Для передачи пилот-сигнала пятый вывод СЧС (8) подсоединен к ВЩАРTo transmit the pilot signal, the fifth output of the frequency response system (8) is connected to the VCHAR
Для передачи зондирующего сигнала на соответствующей несущей частоте шестой вывод СЧС (8) подсоединен к входу передатчика (7).To transmit the probe signal at the appropriate carrier frequency, the sixth SCH terminal (8) is connected to the input of the transmitter (7).
Управление СЧС (8) производится от БЦВМ (9) по каналу RS-485 посредством ПЛИС управления (17), выходные сигналы которой поступают на цифровой квадратурный смеситель (19) и генератор опорных частот (21).The frequency response (8) is controlled from the digital computer (9) via the RS-485 channel via the FPGA control (17), the output signals of which are fed to the digital quadrature mixer (19) and the reference frequency generator (21).
Для первого частотного преобразования формируемого сигнала несущей частоты со второго выхода генератора опорных частот (21) сигнал первого гетеродина через вход и последующий выход цифрового гетеродина (18) подается на первый вход цифрового квадратурного смесителя (19).For the first frequency conversion of the generated carrier signal from the second output of the reference frequency generator (21), the signal of the first local oscillator through the input and subsequent output of the digital local oscillator (18) is fed to the first input of the digital quadrature mixer (19).
Для формирования сигнала несущей частоты со сложными законами модуляции и оперативной «перестройкой от импульса к импульсу» «модуляционная» составляющая этого сигнала по внутренней шине с первого выхода ПЛИС (17) подается на второй вход цифрового квадратурного смесителя (19), с выхода которого формируемый сигнал в цифровой форме подается на вход цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) (20), где преобразуется в аналоговый сигнал и поступает на смеситель (22). На второй вход смесителя (22) с генератора опорных частот (21) поступает сигнал частоты гетеродина. В смесителе (22) формируется сигнал несущей частоты, который подается на вход передатчика (7).To generate a carrier frequency signal with complex modulation laws and operational “pulse-to-pulse tuning”, the “modulation” component of this signal via the internal bus from the first FPGA output (17) is fed to the second input of the digital quadrature mixer (19), from the output of which the generated signal digitally fed to the input of the digital-to-analog converter (DAC) (20), where it is converted into an analog signal and fed to the mixer (22). The oscillator frequency signal is fed to the second input of the mixer (22) from the reference frequency generator (21). In the mixer (22), a carrier frequency signal is generated, which is fed to the input of the transmitter (7).
Для повышения разрешающей способности РЛС в различных режимах при синтезировании апертуры, расчете точной траектории движения летательного аппарата, производится вычисление параметров, необходимых для выполнения обработки принимаемых сигналов по информации, получаемой из БИНС (11) по интерфейсу RS-485 на отдельный вход БЦВМ (9).To increase the radar resolution in various modes when synthesizing an aperture, calculating the exact trajectory of the aircraft, the parameters necessary to process the received signals from information received from the SINS (11) via the RS-485 interface to a separate input of the computer (9) are calculated .
Предлагаемая архитектура РЛС и построение описанных устройств обеспечивают получение широких информационных возможностей, высоких разрешения и точности за счет формирования сложных широкополосных зондирующих сигналов и последующей предварительной, первичной и вторичной обработки принимаемых сигналов с учетом дестабилизирующих факторов движения носителя.The proposed radar architecture and the construction of the described devices provide wide information capabilities, high resolution and accuracy due to the formation of complex broadband probing signals and subsequent preliminary, primary and secondary processing of the received signals, taking into account the destabilizing factors of carrier movement.
Ниже приведен пример обработки сигналов, реализующий режим детального разрешения (ДР), и показаны возможности РЛС по использованию новых высокоэффективных методов обработки сигналов.Below is an example of signal processing that implements the detailed resolution mode (DR), and shows the capabilities of the radar to use new highly efficient methods of signal processing.
На фиг. 4 изображена схема реализации режима ДР.In FIG. 4 shows a diagram of the implementation of the DR mode.
Обработка радиолокационных сигналов осуществляется в три этапа. На первом этапе выполняется предварительная обработка в цифровом приемнике (10). При этом производится:Radar signals are processed in three stages. At the first stage, preliminary processing is performed in a digital receiver (10). In this case:
- измерение максимального уровня сигнала;- measurement of the maximum signal level;
- удаление постоянной составляющей в сигнале;- removal of the DC component in the signal;
цифровое гетеродинирование (компенсация изменений фазы принимаемого сигнала от отсчета к отсчету и от импульса к импульсу из-за движения носителя);digital heterodyning (compensation of phase changes of the received signal from count to count and from pulse to pulse due to carrier movement);
- демодуляция ЛЧМ-сигналов.- demodulation of chirp signals.
На этапе два выполняется первичная обработка сигналов на БЦВМ (9). При этом осуществляется преобразование частотно-манипулированного сигнала, включающее в себя:At stage two, the primary signal processing on the digital computer is performed (9). In this case, a frequency-manipulated signal is converted, including:
- БПФ (быстрое преобразование Фурье) по дальности;- FFT (fast Fourier transform) in range;
- фазовую коррекцию, компенсирующую зависимость задержки принимаемого сигнала от расстояния;- phase correction, compensating the dependence of the delay of the received signal on the distance;
- обратное БПФ по дальности;- inverse FFT in range;
- формирование выборки (коррекцию фазы сигнала для устранения зависимости доплеровской частоты от расстояния и изменения расстояния от импульса к импульсу внутри такта работы РЛС, стыковка фрагментов выборки во временной области);- sampling (correction of the phase of the signal to eliminate the dependence of the Doppler frequency on distance and changing the distance from pulse to pulse within the radar cycle, docking of fragments of the sample in the time domain);
- запись выборок (радиоголограмм) в память.- recording of samples (radio holograms) in memory.
На этапе три выполняется вторичная обработка сигналов БЦВМ (9). При этом осуществляются:At stage three, the secondary processing of the digital computer signals is performed (9). At the same time carried out:
- автофокусировка сигналов;- autofocus signals;
- сжатие сигналов по азимуту с помощью БПФ;- Compression of signals in azimuth using FFT;
- фазовая коррекция миграции сигналов по элементам дальности;- phase correction of signal migration along range elements;
- межпериодное расширение спектра сигнала на основе принятой реализации пачки на разных несущих частотах;- inter-period spreading of the signal spectrum based on the accepted implementation of the packet at different carrier frequencies;
- сжатие сигналов по дальности с помощью БПФ;- range signal compression using FFT;
- некогерентное суммирование сигналов по нескольким несущим частотам для уменьшения спекл-эффекта;- incoherent summation of signals over several carrier frequencies to reduce the speckle effect;
- формирование радиолокационного изображения (РЛИ) (компенсация амплитудной модуляции, вызванной действием автоматической регулировки усиления сигнала (АРУС), влиянием диаграммы направленности антенны (ДНА) по азимуту и наклону, а также изменением уровня сигнала от расстояния, вычисление экранных координат точек РЛИ, формирование массива амплитуд в формате индикатора, преобразование динамического диапазона амплитуд сигналов к динамическому диапазону РЛИ, выдача информации по высокоскоростному интерфейсу.- formation of a radar image (RLI) (compensation of amplitude modulation caused by the automatic gain control of the signal (ARUS), the influence of the antenna pattern (BOTTOM) in azimuth and slope, as well as by changing the signal level from distance, calculating the screen coordinates of the radar points, forming an array amplitudes in indicator format, conversion of the dynamic range of signal amplitudes to the dynamic range of radar data, information output via a high-speed interface.
Синхронизация работы РЛС и информационного обмена процессоров обработки сигналов осуществляется под управлением операционной системы реального времени (ОС РВ) БЦВМ (9), который также выполняет:The synchronization of the radar and information exchange of signal processing processors is carried out under the control of the real-time operating system (OS RV) BTsVM (9), which also performs:
- формирование зоны обзора;- formation of a viewing zone;
- управление модулями;- module management;
- прием информации от навигационной системы по RS-485;- receiving information from the navigation system via RS-485;
- расчет траектории движения летательного аппарата;- calculation of the trajectory of the aircraft;
- вычисление параметров, необходимых для выполнения обработки принимаемых сигналов.- calculation of the parameters necessary for processing the received signals.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141181A RU2696274C1 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018141181A RU2696274C1 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2696274C1 true RU2696274C1 (en) | 2019-08-01 |
Family
ID=67587022
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018141181A RU2696274C1 (en) | 2018-11-22 | 2018-11-22 | Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2696274C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718739C1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-04-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Unmanned aerial vehicle |
RU2760873C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-12-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Device for determining motion parameters of ground facilities in a two-position system of small onboard radars |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001023907A1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-04-05 | Astrium Gmbh | Helicopter-borne radar system |
RU2319173C1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Multi-functional radiolocation station for aircrafts |
RU2531255C1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-10-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Airborne vehicle radar system |
JP2015094657A (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 三菱電機株式会社 | Synthetic-aperture radar signal processing apparatus |
EP3012659A2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-27 | Honeywell International Inc. | Surveying areas using a radar system and an unmanned aerial vehicle |
RU2621714C1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Multifunctional integrated dual-band radar system for aircraft |
RU2668995C1 (en) * | 2017-12-04 | 2018-10-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | On-board radar station of remotely controlled aircraft |
-
2018
- 2018-11-22 RU RU2018141181A patent/RU2696274C1/en active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001023907A1 (en) * | 1999-09-24 | 2001-04-05 | Astrium Gmbh | Helicopter-borne radar system |
US6577264B1 (en) * | 1999-09-24 | 2003-06-10 | Eads Deutschland Gmbh | Helicopter-borne radar system |
RU2319173C1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Multi-functional radiolocation station for aircrafts |
RU2531255C1 (en) * | 2013-05-15 | 2014-10-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Airborne vehicle radar system |
JP2015094657A (en) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 三菱電機株式会社 | Synthetic-aperture radar signal processing apparatus |
EP3012659A2 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-27 | Honeywell International Inc. | Surveying areas using a radar system and an unmanned aerial vehicle |
RU2621714C1 (en) * | 2016-07-01 | 2017-06-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Multifunctional integrated dual-band radar system for aircraft |
RU2668995C1 (en) * | 2017-12-04 | 2018-10-05 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | On-board radar station of remotely controlled aircraft |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718739C1 (en) * | 2019-03-01 | 2020-04-14 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Unmanned aerial vehicle |
RU2760873C1 (en) * | 2021-03-09 | 2021-12-01 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения" | Device for determining motion parameters of ground facilities in a two-position system of small onboard radars |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11906617B2 (en) | Radar using personal phone, tablet, PC for display and interaction | |
EP3039447B1 (en) | Radar system and associated apparatus and methods | |
EP3186656B1 (en) | Radar system and associated apparatus and methods | |
US20160069994A1 (en) | Sense-and-avoid systems and methods for unmanned aerial vehicles | |
US7218268B2 (en) | Self-calibrating interferometric synthetic aperture radar altimeter | |
JP2020509386A (en) | Method and apparatus for capturing surroundings | |
RU2496120C2 (en) | Multifunctional multirange scalable radar system for aircraft | |
CN108398677A (en) | The three one-dimensional phases of coordinate continuous wave sweep unmanned plane low target detecting system | |
US20110273324A1 (en) | Continuous high-accuracy locating method and apparatus | |
US10317521B2 (en) | Frequency diversity pulse pair determination for mitigation of radar range-doppler ambiguity | |
Essen et al. | High resolution W-band UAV SAR | |
Rajkumar et al. | Design and Development of DSP Interfaces and Algorithm for FMCW Radar Altimeter | |
CN107783128B (en) | Multi-target anti-collision system of fixed-wing unmanned aerial vehicle based on millimeter wave radar | |
RU2696274C1 (en) | Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems | |
WO1996035961A1 (en) | Airport surface detection radar | |
Samczynski et al. | SARENKA-C-band SAR radar for UAV application | |
CN109782278A (en) | Interference synthetic aperture radar altimeter beam center is directed toward design method and system | |
Kanashchenkov et al. | New Generation Compact Integrated Radar Systems for Aerial Vehicles | |
Futatsumori et al. | Performance measurement of compact and high-range resolution 76 GHz millimeter-wave radar system for autonomous unmanned helicopters | |
Brooker et al. | W-band airborne interrupted frequency modulated CW imaging radar | |
JP4893883B2 (en) | Radio altitude speed measuring apparatus and altitude speed measuring method using radio wave | |
Kari et al. | Evolutionary Developments of Today’s Remote Sensing Radar Technology—Right From the Telemobiloscope: A review | |
JP7144824B2 (en) | Terrain measurement method and terrain measurement device | |
Ganis | Architectures and Algorithms for the Signal Processing of Advanced MIMO Radar Systems | |
Dias et al. | Designing, Measurement and Analysis of a Short Range FMCW Radar |