FI91809C - Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen - Google Patents
Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen Download PDFInfo
- Publication number
- FI91809C FI91809C FI920804A FI920804A FI91809C FI 91809 C FI91809 C FI 91809C FI 920804 A FI920804 A FI 920804A FI 920804 A FI920804 A FI 920804A FI 91809 C FI91809 C FI 91809C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- station
- signal
- frequency
- oscillator
- high frequency
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/583—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/585—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems processing the video signal in order to evaluate or display the velocity value
- G01S13/586—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems processing the video signal in order to evaluate or display the velocity value using, or combined with, frequency tracking means
-
- 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
- G01S13/74—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems
- G01S13/82—Systems using reradiation of radio waves, e.g. secondary radar systems; Analogous systems wherein continuous-type signals are transmitted
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
91809
Menetelmå ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi såhkdmagneettisen såteilyn Doppler-siirtymåå hyvåksikåyttåen
Forfarande och anordning for måtning av hastigheten 5 av ett rdrligt objekt genom att utnyttja
Doppler-forskjutningen hos elektromagnetisk strålning 10 Keksinnon kohteena on menetelmå liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi kåyttåen hyvåksi såhkomagneettista såteilyå, joka on sopivimmin radiotaajuusalueella ja jossa menetelmåsså sekå mittausasemalla ettå mitattavassa kohteessa kåytetåån radiolåhetin-vastaanotinjårjestelyå, jolla låhetetåån ja vastaavasti vastaanotetaan vastakkaiselta asemalta 15 radiosignaalit ja jossa menetelmåsså mittausasemalta låhetetyn ja vas-taanotetun signaalin taajuuteen sisåltyvå Doppler-siirtymå havaitaan mittausasemalla ja Doppler-siirtymån perusteella mååråtåån mitattavan kohteen pako· ja/tai låhestymisnopeus mittausaseman suhteen.
20 Lisåksi keksinndn kohteena on keksinnon menetelmån toteuttamiseen tar-koitettu laite, joka kåsittåå mittausasemalla olevan låhetin-vastaan-otinjårjestelyn sekå antennin ja liikkuvassa, mitattavassa kohteessa olevan vastaavan låhetin-vastaanotin-yhdistelmån sekå antennin.
25 Enneståån tunnetaan useita menetelmiå, joilla såhkomagneettista såtei-: lyå kåyttåen mitataan kohteen etåisyyttå ja sen muutosnopeutta. Tunne- tuissa menetelmisså havaitaan yleenså aikaa, joka kuluu såteilyn etene-miseen kohteen ja mittausaseman vålillå.
30 Aikaeron mittaukseen perustuu etåisyyden mittaus myos enneståån tunnet-tuja pulssitutkia kåyttåen. Tåmån tunnetun menetelmån epåkohtana on mittausasemalla vaadittava suuri såteilyteho ja kohteessa tarvittava tutkaheijastin. Epåkohdat johtuvat ennen kaikkea siitå, ettå tutkahei-jastimesta mittausasemalla vastaanotettu teho on kååntåen verrannolli- 35 nen mittausaseman ja kohteen vålisen etåisyyden neljånteen potenssiin. Epåkohtana on myos se, ettå pulssitutka on leveåkaistainen ja se vaatii siis suuren alueen radiotaajuusspektristå.
• i 91809 2
Enneståån tunnetaan myos pulssitutkia vastaava kapeakaistainen ratkaisu eli Doppler CW-tutka. Epåkohdat ovat samoja kuin pulssitutkassa, sillå toiminta noudattaa tutkayhtåloå.
5 Enneståån tunnetaan myos aikaeron mittaukseen perustuva ns. toisiotut-ka, jossa kåytetåån kohteessa olevaa transponderia. Tåsså mittausjår-jestelmåsså tarvitaan liikkuvaan kohteeseen vastaanotin mittausaseman låhettimen taajuudelle ja låhetin toiselle taajuudella, joka on niin etåållå mittausaseman låhettimen taajuudesta, ettå mittausasemalta 10 tulevien heikkojen signaalien vastaanotto ei håiriinny. Toisiotutkassa transponderin vastaanottama låhete ilmaistaan ja sillå moduloidaan transponder-låhetintå, jonka låhete vastaanotetaan mittausasemalla. Vertaamalla mittausasemalta låhetettyå ja vastaanotettua liikkuvan koh-teen låhetettå voidaan radioaaltojen kulkuaika mååråtå, kun mit-15 tausasemalta låhetettåvå signaali on sopivasti moduloitu. Mittausasemalla ja kohteessa riittåvåt suhteellisen pienet låhetystehot, koska toisiotutka ei noudata tutkayhtåloå, vaan signaalien vaimeneminen yh-teysvålillå on kååntåen verrannollinen etåisyyden nelioon. Transponder-menetelmån epåkohtana on kahden suhteellisen etåållå toisistaan olevan 20 taajuuskanavan tarve. Modulaatiomenetelmåstå riippuen låhetteet ovat usein myos suhteellisen laajakaistaisia.
Julkaisuissa "Passive Tracking of Meteorological Radio Sondes for Upper Air Wind Measurements", H.K.E. Tiefenau, A. Sprenger KG & Co, BRD, ja 25 Philipsin esite "HWR 60/120 (P) Meteorologic Radar System with Passive Tracking Potential" on esitetty menetelmå, jolla liikkuvan kohteen ja mittausaseman vålinen etåisyyden muutos saadaan mitatuksi kahta hyvin tarkkaan tunnettua kellotaajuutta vertaamalla. Nåistå toinen kehitetåån kohteessa ja toinen mittausasemalla. Vertaamalla kohteesta låhetettyå 30 kellotaajuutta mittausasemalla kehitettyyn kellotaajuuteen kohteen • låhestymis- tai pakonopeudesta johtuva kohteesta vastaanotetun kello- taajuuden Doppler-siirtymå havaitaan ja tåten mååritetåån etåisyyden muutosnopeus.
35 Em. viitejulkaisuissa esitetty menetelmå on luonteeltaan kapeakaistainen ja se vaatii vain yhden taajuuskanavan kåyttoå, mutta sen epåkohta- 3 91809 na on kellotaajuuksien erittåin suuri stabiilisuusvaatimus. Esimerkiksi radiosondihavainnoissa vaadittava stabiilisuus on suuruusluokkaa 10‘9/h.
Nåin stabiilin kellotaajuuden kehittåminen radiosondissa johtaa kåytån-nosså suuriin vaikeuksiin ja kalliisiin laiteratkaisuihin.
5
Esillå olevaan keksintoon låhiten liittyvån tekniikan tason osalta viitataan hakijan FI-patenttiin 83 999 ja vastaavaan US-patenttiin 5 055 849. Em. patenteissa on esitetty liikkuvan kohteen nopeuden mit-tausmenetelmå, joka kåsittåå kombinaationa seuraavat vaiheet: 10 mittausasemalta ja kohdeasemalta låhetetåån radiosignaalit, joiden taajuudet poikkeavat toisistaan suhteellisen pienen taajuuseron verran tai Doppler-taajuussiirtymån verran, jolloin pienen taajuuseron it-seisarvon suuruus pysyy ainakin yhtå suurena kuin suurimraan odotetta-15 vissa olevan Doppler-taajuussiirtymån itseisarvo; mainitut radiosignaalit vastaanotetaan niiden låhetysasemiin nåhden vastakkaisilla asemil-la; muodostetaan mittausasemalla ja kohdeasemalla vastaanotetun Doppler-siirtymån sisåltåvån taajuuden ja paikallisesti kehitetyn, olennaisesti signaalitaajuuden suuruisen vastakkaiselle asemalle låhe-20 tetyn vertailutaajuuden erotaajuus tai -taajuudet niin, ettå erotaajuu-deksi tai -taajuuksiksi saadaan pientaajuinen tai kohdeasemalla mahdol-lisesti nollataajuinen signaali; ja mainittujen erotaajuuksien perus-teella mååritetåån Doppler-taajuussiirtymå, jonka perusteella kohteen nopeus saadaan.
• : 25
Hakijan em. patenteissa on olennaisena erona esillå olevan keksinndn menetelmåån ja laitteeseen nåhden se, ettå em. patenteissa kohdeasema ja mittausasema låhettåvåt aikajakoisesti samalla taajuudella ja låhe-tysvuorollaan kohdeasema "muistaa" vastaanottamansa taajuuden. Esillå 30 olevan keksinnon tarkoituksena on kehittåå edelleen em. patenteista . tunnettua menetelmåå ja laitetta uudella kahden taajuuden menetelmållå tarkoituksena etenkin se, ettå voidaan pååstå entistå yksinkertaisem-paan laiterakenteeseen, mikå on erityisen tårkeåå etenkin radioson-disovelluksissa. * 35 4 91809
Keksinnon pååtarkoituksena on aikaansaada uusi menetelmå ja laite, jolla on suoritettavissa Doppler-siirtymåån perustuen etenkin radiotaa-juista såteilyå hyvåksikåyttåen mittausaseman ja liikkuvan kohteen keskeisen siirtymånopeuden mittaus niin, ettå edellå ilmenneet epåkoh-5 dat pååasiallisesti våltetåån.
Keksinnon lisåtarkoituksena on aikaansaada kyseinen mittausmenetelmå ja laite ilman, ettå tarvitaan erikoisen tarkkoja kellotaajuusoskillaatto-reita mitattavassa kohteessa.
10
Keksinnon lisåtarkoituksena on saada aikaan radiotaajuuksia sååståvå kyseinen mittausmenetelmå.
Keksinnon lisåtarkoituksena on aikaansaada sellainen menetelmå ja 15 laite, jossa voidaan kåyttåå suhteellisen pienitehoisia låhettimiå ja verraten yksinkertaisia, toteutukseltaan edullisia piiriratkai-suja.
Keksinnon lisåtarkoituksena on saada aikaan menetelmå ja laite tuulen 20 mukana liikkuvan radiosondin liikkeen tarkkaa seuraamista vårten tuuli-vektorin måårååmiseksi yhdiståmållå mittaukseen atsimuuttikulmamittaus radiosuuntimen avulla sekå tieto radiosondin geometrisesta korkeudesta, joka voidaan johtaa sondin suorittamista paine-, låmpotila, ja kosteus-mittauksista tai yleenså våhemmållå tarkkuudella sondin arvioidusta • 25 nousunopeudesta tai korkeustiedon asemasta lisåksi tieto suuntimalla mitatusta elevaatiokulmasta.
Edellå esitettyihin ja mydhemmin selviåviin pååmååriin pååsemiseksi keksinnon menetelmålle on pååasiallisesti tunnusomaista se, ettå 30 låhetetåån mittausasemalta ja kohdeasemalta radiosignaalit keskenåån eri taajuusalueilla niin, etteivåt mittausaseman ja kohdeaseman vas-taanottimet håiriydy, ettå lukitaan kohdeaseman oskillaattori mittausaseman låhettåmåån taajuuteen vaihelukitulla silmukalla ja johde- 1: 5 91809 taan mainitun oskillaattorin taajuus kohdeaseman låhetinosaan ja ettå mittausasemalla vastaanotettua signaalia verrataan sieltå alun perin låhetettyyn signaaliin ja tåten ilmaistaan Doppler-siirtymå tai sitå kuvaava suure, jonka perusteella mååråtåån kohdeaseman mitattavana 5 oleva nopeus.
Keksinnon mukaiselle laitteelle on puolestaan pååasiallisesti tun-nusomaista se, ettå kohdeaseman suurtaajuusoskillaattori on lukittunut taajuudelle, jolla on Doppler-siirtymåtaajuuden suuruinen ero verrattu-10 na mittausaseman stabiilin suurtaajuusoskillaattorin taajuuteen ja ettå laite kåsittåå komponentit, joilla verrataan mittausasemalla vastaanotettua signaalia sieltå alun perin låhetettyyn signaaliin, jolloin saadaan tulokseksi kaksinkertainen Doppler-siirtymå, jonka perusteella on mååråttåvisså mitattava nopeus.
15
Koska kohdeasema on koko ajan lukkiutunut mittausaseman signaaliin, pysyy kohdeaseman taajuus stabiilina ja låhetteet ovat kapeakaistai-sia.
20 Esillå olevalla keksinnollå toteutuvat yht'aikaa seuraavat kåytånnosså tårkeåt edut:
Keksinnon avulla voidaan toteuttaa Doppler-siirtymåån perustuva såteisnopeuden mittaus ilman erikoisen stabiileja kellotajuus-25 oskillaattoreita seurattavassa liikkuvassa kohteessa, koska liikkuvan kohteen låhettimen taajuus on lukittu mittausaseman låhettimen taajuuteen.
Keksinto mahdollistaa kapeakaistaisen toiminnan kahdella taa-30 juusalueella. Menetelmå ja laite on radiotaajuuksia sååståvå, mitkå ovat tårkeitå etuja esim. enneståån tunnettuihin transponder-jårjestelmiin verrattuna.
• < 6 91809
Keksinnon avulla voidaan, påinvastoin kuin tutkalla, suorittaa mittaus kåyttåmållå pienitehoisia låhettimiå, koska låhetteet vairaenevat etåisyyden nelioon verrannollisena eivåtkå tutka-yhtålon mukaisesti.
5
Mittaukseen tarvittavat piiriratkaisut ovat suhteellisen yksin-kertaisia.
Seuraavassa keksintoå selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla 10 oheisen piirustuksen kuvioissa esitettyihin keksinnon eråisiin sovel-lusesimerkkeihin, joiden yksityiskohtiin keksintoå ei ole mitenkåån ahtaasti rajoitettu.
Kuvio 1 esittåå kohdeaseman ja mittausaseman radiolaitteiden periaatet-15 ta lohkokaaviona.
Kuvio 2 esittåå kohdeaseman radiolaitteiden toteutusta, jossa kåytetåån homodyne-vastaanotinta.
20 Kuvio 3 esittåå kohdeaseman radiolaitteiden toteutusta heterodyne-vas-taanotinta soveltåen.
Kuvio 4 esittåå eråstå tarkempaa mittausaseman toteutusta.
25 Kuviossa 1 tuulen mukana esim. sondipallon varassa liikkuva kohdeasema 20 vastaanottaa antennillaan 20a mittausaseman 10 antennin 10b låhettå-måå tyypillisesti 400 MHz:n alueella olevaa signaalia S1( joka sisåltåå kohdeaseman 20 liikkeestå aiheutuvan Doppler-siirtymån. Kohdeasema 20 sisåltåå suurtaajuusoskillaattorin, joka toimii tyypillisesti 30 1680 MHz.n alueella ja jonka antama taajuus vahvistetaan ja låhetetåån .. mittausasemalla 20 antennin 20b vålityksellå. Vastaanotettu 400 MHz:n signaali Sx ja suurtaajuusoskillaattorin antama 1680 MHz:n signaali jaetaan sopivasti ja johdetaan vaiheilmaisimeen, jonka antamalla oh-jausjånnitteellå såådetåån suurtaajuusoskillaattorin taajuutta.
35 Kuvion 1 mukaisesti mittausaseman 10 referenssioskillaattori 15 luo referenssitaajuuden fref, josta jårjestelmån kaikki muut taajuudet i 7 91809 johdetaan. Se syottåå referenssitaajuuden kahteen vaihelukittuun sil-mukkaan (PLL) 17 (vaihelukitun silraukan rakenne selitetåån tarkemmin kuvion 4 selvityksen yhteydesså). Vaihelukittu silmukka 17 luo referenssitaajuuden fref perusteella låhetystaajuuden fl - k * fref, joka 5 låhetetåån antennilla 10b.
Taajuus fl vastaanotetaan kohdeasemalla 20, jonka loittonemisen tai låhentymisen takia vastaanotettava taajuus muuttuu fl:stå fl + fd, misså fd on Doppler-siirtymå. Kaistanpååstosuodatin 21 on viritetty 10 vastaanotettavalle taajuudelle - 403 MHz. Vastaanotettu taajuus alenne-taan taajuudelle (fl + fd)/n taajuusjakajassa 22. Vaiheilmaisin 23 ohjaa jånniteohjattavaa suurtaajuusoskillaattoria 25 alipååstosuodatti-men 24a ja vahvistimen 24b kautta siten, ettå oskillaattorin 25 taajuus ei pååse ryomimåån, vaan se pysyy tarkalleen taajuudella (fl + fd) 15 * (m/n). Oskillaattorin 25 låhto syotetåån nimittåin luvulla m jaettuna 26 vaiheilmaisimen 23 toiseen ottoon. Jos oskillaattorin taajuus pyrkii nousemaan, vaiheilmaisin 23 ohjaa oskillaattoria 25 alentamaan taajuut-ta ja påinvastoin. Nåin kohdeaseman 20 oskillaattori 25 toimii vaihelu-kittuna mittausaseman 10 referenssioskillaattoriin 15. Oskillaattorin 20 25 taajuus (m/n) *(fl + fd) låhetetåån antennin 20b kautta mit- tausasemalle 10 hyotysignaalilla (PTU) moduloinnin ja vahvistuksen 27 jalkeen.
Kun kohdeasemana 20 kåytetåån sondipallon varassa nousevaa ja tuulen .. 25 mukana liikkuvaa radiosondia, sisåltåå yksikko 20c mittausanturit, joilla mitataan ilmakehån painetta (P), låmpotilaa (T) ja suhteellista kosteutta (U). Mainituilla mittaussignaaleilla (PTU) moduloidaan kanto-aaltoa ja tåten mittaussignaalit (PTU) låhetetåån telemetrisesti ra-diosignaalin S2 vålityksellå mittausasemalle 10, jossa ne sinånså tunne-30 tusti ilmaistaan laitteilla 10c.
Mittausasemalle 10 antennilla 10a vastaanotetun signaalin S2 taajuuteen syntyy toinen Doppler-siirtymå, jolloin sen taajuus on f2 + fd - (m/n)*(fl+fd) + fd.
35 8 91809
Vastaanotto tehdåån kaistanpååstosuodattimella 11, minkå jålkeen sig-naali syotetåån yksikosså 12 vahvistettuna sekoittimeen 13.
Sekoittimen 13 toiseen ottoon syotetåån jårjestelmån referenssi-taajuudesta fref vaihelukitussa silmukassa (PLL) 16 luotu taajuus 5 f3 - 1 * fref = (m/n)fl + Df. Kaistanpååstosuodattimella 14 pååstetåån låpi erotaajuus: f4 - f3 - (f2+fd) = (m/n)f1+Df - (m/n)(fl+fd)-fd - -(m/n+l)*fd+Df 10 Tåstå voidaan helposti havaita Doppler-siirtymån taajuus fd. Df on taajuus, jolla voidaan esimerkiksi optimoida kaistanpååstosuodattimen 14 låpåisy. Taajuus Df eståå taajuuden f4 etumerkin vaihtumisen.
Kuviossa 1 on kaaviollisesti esitetty yksikko 10c, jossa Doppler-siir-15 tymå ilmaistaan ja sen perusteella lasketaan seuraavasta kaavasta vr = λ * fd misså vr on radiaalinen nopeus ja λ on taajuuden fx aallonpituus 20 kohdeaseman 20 nopeus mittausasemaan 10 nåhden. Yksikollå 10c voidaan suorittaa myos mittaussignaalien (PTU) ilmaisu ja nåytto.
Kohdeaseman 20 vastaanotinosuus voidaan toteuttaa joko homodyne- tai ; 25 heterod3me-periaatteella. Kuviossa 2 on esitetty toteutus homodyne- periaatteella.
Kuvion 2 mukaisesti kaistanpååstosuodattimella 21 ja vahvistime11a 22 pååstetåån låpi vahvistettu signaali fl, johon on summautunut Doppler-30 komponentti fd. Taajuus on siten jålleen fl + fd, joka tavallisesti on noin 403 MHz. Vaiheilmaisin 23 ohjaa vaihelukittua silmukkaa 31-35 ali-pååstosuodattimen 24a, vahvistimen 24b, oskillaattorin 25 sekå taajuus-jakajan 26 låpi. Vaihelukitun silmukan 31-35 taajuus lukitaan vaiheil-maisimen 31 avulla tarkalleen samaksi taajuuden fl + fd kanssa. Vai-35 heilmaisin 31 pitåå siis silmukkaa 31-35 oikealla taajuudella, jota li 91809 9 såådetåån oskillaattorilla 25 ja taajuusjakaj alla 26, jolta puolestaan sååtåå vaiheilmaisin 23. Nåin on saatu toteutettua jfinniteohjattu, vaihelukittu oskillaattori 31-35, joka on tarkalleen lukittu vastaan-otetun signaalin 31 taajuuteen. Silmukka 31-35 on siis eråånlainen 5 apuoskillaattori, joka pitåå jårjestelmån taajuusstabiilina. Vastaan-otetua signaalia fl + fd ei kåytetå suoraan silmukan 36-40 ohjaamiseen, joka silmukka toimii identtisesti silmukan 31-35 kanssa, tosin eri taajuudella. Silmukan 36-40 oskillaattoria 39 ohjataan myos hybtysig-naalilla (PTU) signaalin f2 moduloimiseksi. Vahvistin 41 vahvistaa 10 signaalin f2 - (n2/nl)(fl+fd) ennen sen låhetystå antennin 28 vålityk-sellå.
Kuvio 3 esittåå kohdeaseman 20 vastaanottimen toteutusta heterodyne-periaatteella.
15
Kuvion 3 mukaisesti oskillaattori 48 luo vaihelukittuun silmukkaan 50-54 taajuuden 392 MHz. Tatå taajuutta kåytetåån sekoittimissa 42 ja 45 vålitaajuudelle siirtoa ja siitå nousemista vårten. Vaiheilmaisin 50 tarkkailee vaihelukitun silmukan 50-54 oskillaattorin 53 våråhtelytaa-20 juutta ja korjaa sitå tarvittaessa tarkasti taajuutta 5.12 MHz / 256 vastaavaksi. Signaali fl+fd vastaanotetaan kaistanpååstbsuodattimen 21 selektiolla. Se johdetaan sekoittimeen 42 valitaajuudella siirtoa vårten. Vahvistus ja suodatus tapahtuu valitaajuudella 10.7 MHz -403 MHz - 392 MHz sekoittimien 42 ja 45 vålissa suodattimella 43 ja 25 vahvistimella 44. Signaali vahvistetaan ja suodatetaan jålleen 46 ja 47 ja johdetaan lahetinosan vaihelukittuun silmukkaan 56-60, joka toimii identtisesti vaihelukitun silmukan 50-54 kanssa, tosin eri taajuudella. Hyotysignaalilla (PTU) moduloidaan signaalitaajuutta f2 oskillaattoris-sa 59. Vahvistin 60a vahvistaa signaalin f2 (n2/1024)(fl+fd) ennen sen 30 låhetystå antennin 20b vålityksellå.
Kuviossa 4 on esitetty mittausaseman 10 toteutus kahta suurtaajuusos-killaattoria ja referenssioskillaattoria kåyttåen. Lohkokaaviossa on esitetty mybs PTU- (paine, låmpdtila, kosteus) signaalin modulointi 35 kohdeaseman 20 låhettimen kantoaaltoon. Koska esitetysså menetelmåsså tuulen mittaus perustuu Doppler-siirtymåån, ei tavanomaista jatkuvaa 91809 10 FM-modulaatiota voida kåyttåå, paitsi aikajakoisesti, jolloin Doppler-mittaus voidaan tehdå vålillå låhetettåvåstå moduloimattomasta signaa-lista. Toinen mahdollisuus on kåyttåå PTU-signaalien modulointiin PSK-modulaatiota, jolloin 180°:n vaihesiirrot kantoaallossa voidaan 5 eliminoida vaihemittaukseen perustuvassa Doppler-mittauksessa.
Kuvion 4 mukaisesti tarkasta referenssioskillaattorista 15 saadaan muiden taajuuksien luomiseen tarvittava referenssitaajuus fref. Vaihe-lukittu silmukka 65-70 pitåå tarkasti yllå låhetystaajuutta fl - k*fref 10 seuraavasti. Silmukan alussa on kaksiottoinen vaiheilmaisin 65, joka ohjaa alipååstésuodattimen 66 ja vahvistimen 67 låpi oskillaattoria 68. Oskillaattori 68 syéttåå låhetinvahvistinta 69 sekå taajuusjakaj aa 70, joka jakaa signaalin taajuuden luvulla k ja syottåå sen vaiheilmaisimen toiseen ottoon. Vaiheilmaisin 65 kykenee nåin huomaamaan oskillaattorin 15 ryominnån ja korjaamaan sitå tarvittavaan suuntaan. Vaihelukittu silmukka 61-65 toimii tåysin vastaavasti, tosin eri taajuudella. Se sy6t-tåå sekoitinta 13, jonka toiseen ottoon tuodaan kaistanpååstosuodatti-mella 11 selektoitu vastaanotettu ja vahvistettu 12 signaali f2+fd. Haluttu erotaajuus saadaan kaispååstosuodattimella 14 ja tåstå taajuu-20 desta voidaan ilmaista Doppler-siirtymfi.
Keksinnon mukaisen menetelmån ja laitteen edullisin sovelluskohde on radiosondit ja niiden yhteydessfi tuulenmittaus, johon voidaan edulli-sesti integroida myos radiosondin sinånså tunnettujen antureiden avulla 25 havaittavien ilmakehån parametrien (PTU) telemetrimittaus edellå hahmo-tetulla tavalla. Kyseisisså telemetrimittauksissa (PTU) voidaan kåyttåå sinånså enneståån tunnettuja muita menetelmiå ja laitteita, joita tåsså yhteydesså ei ole tarpeen tarkemmin selostaa.
30 Seuraavassa esitetåån patenttivaatimukset, joiden måårittelemån keksin-nSllisen ajatuksen puitteissa keksinnon eri yksityiskohdat voivat vaih-della ja poiketa edellå vain esimerkinomaisesti esitetyistå.
Claims (10)
1. Menetelmå liikkuvan kohteen (20) nopeuden mictaamlseksi kåyttåen hyvåksi såhkomagneettista såteilyå, joka on sopivimmin radiotaajuusalu- 5 eella ja jossa menetelmåsså sekå mittausasemalla (10) ettå mitattavassa kohteessa (20) kåytetåån radiolåhetin-vastaanotinjårjestelyå, jolla låhetetåån ja vastaavasti vastaanotetaan vastakkaiselta asemalta (10) radiosignaalit ja jossa menetelmåsså mlttausasemalta (10) låhetetyn ja vastaanotetun signaalin (SltS2) taajuuteen sisåltyvå Doppler-siirtymå 10 (fd) havaitaan mittausasemalla (10) ja Doppler-siirtymån (fd) perus-teella mååråtåån mitattavan kohteen (20) pako- ja/tai låhestymisnopeus (v) mittausaseman (10) suhteen, tunnettu siitå, ettå låhetetåån mlttausasemalta (10) ja kohdeasemalta (20) radiosignaalit (SltS2) keskenåån eri taajuusalueilla niin, etteivåt mittausaseman (10) ja 15 kohdeaseman (20) vastaanottimet håiriydy, ettå lukitaan kohdeaseman (20) oskillaattori mittausaseman (10) låhettåmåån taajuuteen vaiheluki-tulla silmukalla (PPL) ja johdetaan mainitun oskillaattorin taajuus kohdeaseman (20) låhetinosaan ja ettå mittausasemalla (10) vastaanotet-tua signaalia (S2) verrataan sieltå alun perin låhetettyyn signaaliin 20 (SO ja tåten ilmaistaan Doppler-siirtymå (fd) tai sitå kuvaava suure, jonka perusteella mååråtåån kohdeaseman (20) mitattavana oleva nopeus (v).
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, " 25 ettå kohdeaseman (20) suurtaajuusoskillaattorin (25) antama taajuus vahvistetaan (27) ja låhetetåån mittausasemalle (10) ja ettå vastaan-otettu signaali (Sx) ja suurtaajuusoskillaattorin (25) antama signaali jaetaan (22,26) sopivasti ja johdetaan vaiheilmaisimeen (23), jonka antamalla ohjausjånnitteellå såådetåån suurtaajuusoskillaattorin (25) 30 taajuutta (f2), ettå mittausasemalla (10) ohjataan referenssioskillaat-. torin (15) antamalla signaalilla kahta suurtaajuusoskillaattoria (16,17), joista toisen (17) signaali (S2) låhetetåån kohdeasemalle (20) ja kohdeaseman (20) låhettåmåå signaalia (S2) verrataan mainitun toisen suurtaajuusoskillaattorin (16) signaaliin Doppler-siirtymån (fd) il-35 maisemiseksi. 91809 12
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kohdeaseman (20) vastaanotinosuus toteutetaan homodyne-periaatteella siten, ettå suurtaajuusoskillaattorin taajuus ohjataan tåsmålleen samaksi vastaanotetun Doppler-siirtymån sisåltåvån signaalin 5 kanssa ja nåitå verrataan vaiheilmaisimessa, jonka ulostulosignaalilla ohjataan oskillaattoria, jonka ulostuloon lukitaan mainittu suurtaa-juusoskillaattori sekå låhetinosan oskillaattori (kuvio 2).
4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmå, tunnettu 10 siitå, ettå kohdeaseman (20) vastaanotinosa toteutetaan heterodyne - periaatteella siten, ettå suurtaajuusoskillaattoria ohjataan niin, ettå sekoitettaessa vastaanotettu Doppler-siirtymån (fd) sisåltåvå signaali suurtaajuusoskillaattorin taajuuteen saadaan aikaan vålitaajuus, joka suodatetaan ja vahvistetaan sekå sekoitetaan uudelleen ylospåin kåyttå-15 en suurtaajuusoskillaattorisignaalia, jolloin sekoitukset kompensoitu-vat ja tuloksena saadaan suodatettu Doppler-siirtymån (fd) sisåltåvå signaali, jolla ohjataan låhettimen suurtaajuusoskillaattoria.
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmå, tunnettu 20 siitå, ettå mittausasema (10) toteutetaan kahta suurtaajuusoskillaattoria ja referenssioskillaattoria kåyttåen (kuvio 4). *
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmå, tunnettu siitå, ettå kohdeasemana (20) kåytetåån radiosondia, jolla mitataan 25 ilmakehån painetta (P), låmpotilaa (T) ja/tai suhteellista kosteutta (U), joilla mittaussignaaleilla moduloidaan kohdeaseman (20) låhettimen kantoaaltoa, sopivimmin PSK-modulaatiolla, jolloin 180°:een vaihesiirrot kantoaallossa ovat eliminoitavissa vaihemittaukseen perustuvassa Dopp-ler-mittauksessa tai Doppler-mittaus ja em. telemetrimittaus (PTU) 30 tehdåån aikajakoisesti.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 menetelmån toteuttamiseen tarkoitettu laite, joka kåsittåå mittausasemalla (10) olevan låhetin-vastaanotin-jårjestelyn sekå antennin ja liikkuvassa, mitattavassa kohteessa (20) 35 olevan vastaavan låhetin-vastaanotin-yhdistelmån sekå antennin, tunnettu siitå, ettå kohdeaseman (20) suurtaajuusoskillaattori 918G9 13 on lukittunut taajuudelle, jolla on Doppler-siirtymåtaajuuden (fd) suuruinen ero verrattuna mittausaseman (10) stabiilin suurtaajuusoskil-laattorin taajuuteen ja ettå laite kåsittåå jårjestelyn, jolla verra-taan mittausasemalla (10) vastaanotettua signaalia (S2) sieltå alun 5 perin låhetettyyn signaaliin (S^, jolloin saadaan kaksinkertainen Dopp-ler-siirtymå (fd), jonka perusteella on måårattåvisså mitattava koh-deaseman (20) nopeus (v).
8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitå, ettå 10 kohdeasemassa (20) on homodyne-periaatteella toimivat vastaanotinlait- teet (kuvio 2).
9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen laite, tunnettu siitå, ettå kohdeasemassa (20) on heterodyne-periaatteella toimivat vastaanotin- 15 laitteet (kuvio 3).
10. Jonkin patenttivaatimuksen 7-9 mukainen laite, jossa kohdeasemana (20) on radiosondi, jossa on ilmakehån paineen låmpdtilan ja/tai suh-teellisen kosteuden (PTU) mittausanturit, tunnettu siitå, ettå 20 radiosondin låhetinlaitteiden kantoaalto on moduloitu mainituilla mit-taussignaaleilla (PTU), sopivimmin PSK-modulaatiolla tai aikajakoisesti yhdesså tuulen mittaukseen kåytettåvån Doppler-siirtymån (fd) kanssa niin, ettå Doppler-mittaus on tehtåvisså vålillå låhetettåvåstå modu-loimattomasta signaalista. : 25 14 91809
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI920804A FI91809C (fi) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen |
| GB9301528A GB2264412B (en) | 1992-02-24 | 1993-01-26 | Method and device for measurement of the velocity of a moving target by making use of the doppler shift of electromagnetic radiation |
| DE4302394A DE4302394A1 (fi) | 1992-02-24 | 1993-01-28 | |
| US08/018,789 US5317315A (en) | 1992-02-24 | 1993-02-17 | Method and device for measurement of the velocity of a moving target by making use of the Doppler shift of electromagnetic radiation |
| FR9302053A FR2687793B1 (fr) | 1992-02-24 | 1993-02-23 | Procede et dispositif de mesure de la vitesse d'une cible mobile par l'utilisation du decalage doppler d'un rayonnement electromagnetique. |
| JP5056398A JPH06102349A (ja) | 1992-02-24 | 1993-02-23 | 電磁放射線のドップラーシフトを使用して、移動するターゲットの速度を測定する方法と装置 |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI920804A FI91809C (fi) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen |
| FI920804 | 1992-02-24 |
Publications (4)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI920804A0 FI920804A0 (fi) | 1992-02-24 |
| FI920804A FI920804A (fi) | 1993-08-25 |
| FI91809B FI91809B (fi) | 1994-04-29 |
| FI91809C true FI91809C (fi) | 1994-08-10 |
Family
ID=8534808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI920804A FI91809C (fi) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5317315A (fi) |
| JP (1) | JPH06102349A (fi) |
| DE (1) | DE4302394A1 (fi) |
| FI (1) | FI91809C (fi) |
| FR (1) | FR2687793B1 (fi) |
| GB (1) | GB2264412B (fi) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08160130A (ja) * | 1994-12-08 | 1996-06-21 | Taiyo Musen Kk | 上層気流測定装置 |
| AU728769B2 (en) * | 1997-12-22 | 2001-01-18 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Meterological radar apparatus |
| GB2368738A (en) * | 2000-07-03 | 2002-05-08 | Robert James Ely | System for space vehicle range-rate and integrated range-rate measurements |
| DE10032822A1 (de) * | 2000-07-06 | 2002-01-24 | Siemens Ag | Vorrichtung zur Erzeugung eines Oszillatorsignals |
| US6421010B1 (en) | 2001-02-16 | 2002-07-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Atmospheric sondes and method for tracking |
| US7209071B1 (en) * | 2004-05-07 | 2007-04-24 | Steele Boring | System and method for distance measurement |
| KR100764654B1 (ko) * | 2006-07-12 | 2007-10-08 | 삼성전자주식회사 | 이동통신시스템에서 이동 거리를 측정하기 위한 장치 및방법 |
| US7791528B2 (en) * | 2008-11-24 | 2010-09-07 | Autoliv Asp, Inc. | Method and apparatus for radar signal processing |
| US8902101B1 (en) * | 2011-09-28 | 2014-12-02 | Rockwell Collins, Inc. | System for and method of wind shear detection |
| DE102014203368B4 (de) * | 2014-02-25 | 2016-06-16 | Siemens Healthcare Gmbh | Kommunikationsverfahren, Kommunikationseinrichtung und Magnetresonanztomograph mit Kommunikationseinrichtung |
| DE102015221836A1 (de) * | 2015-11-06 | 2017-05-11 | Pepperl + Fuchs Gmbh | Fördereinrichtung |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2786996A (en) * | 1952-01-04 | 1957-03-26 | Todd William | Wave measuring system |
| GB1385178A (en) * | 1964-04-01 | 1975-02-26 | Ferranti Ltd | Secondary radar systems |
| US3305861A (en) * | 1965-02-11 | 1967-02-21 | James E Webb | Closed loop ranging system |
| US3418655A (en) * | 1966-09-12 | 1968-12-24 | Cubic Corp | Pseudo-coherent range rate system |
| GB1219410A (en) * | 1967-06-16 | 1971-01-13 | Standard Telephones Cables Ltd | Radio navigation equipment |
| US3701151A (en) * | 1971-02-23 | 1972-10-24 | Toyota Motor Co Ltd | Method and apparatus for measuring the distance of travel and the speed of a moving object |
| US4183022A (en) * | 1976-06-03 | 1980-01-08 | Electronique Marcel Dassault | Transponder for radiocommunication system, particularly for measuring the distance between two stations |
| US4214205A (en) * | 1978-07-05 | 1980-07-22 | British Aircraft Corporation | Radio receiving and retransmitting apparatus with frequency lock circuit |
| FI83999C (fi) * | 1989-10-26 | 1991-09-25 | Vaisala Oy | Foerfarande och anordning foer maetning av hastigheten av ett objekt genom att utnyttja doppler -foerskjutningen av elektromagnetisk straolning. |
| GB2239571B (en) * | 1989-12-29 | 1994-08-03 | Schlumberger Ind Ltd | Transponder |
-
1992
- 1992-02-24 FI FI920804A patent/FI91809C/fi active
-
1993
- 1993-01-26 GB GB9301528A patent/GB2264412B/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-01-28 DE DE4302394A patent/DE4302394A1/de not_active Withdrawn
- 1993-02-17 US US08/018,789 patent/US5317315A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-23 FR FR9302053A patent/FR2687793B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1993-02-23 JP JP5056398A patent/JPH06102349A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI91809B (fi) | 1994-04-29 |
| GB2264412A (en) | 1993-08-25 |
| FI920804A (fi) | 1993-08-25 |
| GB9301528D0 (en) | 1993-03-17 |
| DE4302394A1 (fi) | 1993-08-26 |
| FR2687793B1 (fr) | 1996-01-26 |
| JPH06102349A (ja) | 1994-04-15 |
| GB2264412B (en) | 1995-07-05 |
| FI920804A0 (fi) | 1992-02-24 |
| FR2687793A1 (fr) | 1993-08-27 |
| US5317315A (en) | 1994-05-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI83999B (fi) | Foerfarande och anordning foer maetning av hastigheten av ett objekt genom att utnyttja doppler -foerskjutningen av elektromagnetisk straolning. | |
| US10416301B2 (en) | Distance measurement between two nodes of a radio network | |
| CN101793959B (zh) | 发射机/接收机电路及测量两个节点之间距离的方法 | |
| US4283726A (en) | Dual frequency distance measuring system | |
| FI91809C (fi) | Menetelmä ja laite liikkuvan kohteen nopeuden mittaamiseksi sähkömagneettisen säteilyn Doppler-siirtymää hyväksikäyttäen | |
| US4599618A (en) | Nearest return tracking in an FMCW system | |
| JP2013510295A (ja) | デジタル制御されたｕｗｂミリメートル波レーダー | |
| KR20160074526A (ko) | 주파수 변조형 레이더 레벨 게이지 | |
| KR101239166B1 (ko) | Ｆｍｃｗ 근접 센서 | |
| CN109100688A (zh) | 具有高频振荡器监控的雷达前端 | |
| US20090174594A1 (en) | High frequency radar altimeter | |
| CN106772349A (zh) | 一种测距、测速、测向、成像方法及系统 | |
| US4183022A (en) | Transponder for radiocommunication system, particularly for measuring the distance between two stations | |
| US4567484A (en) | Doppler radar measuring apparatus | |
| EP0727676B1 (en) | Multichannel radar | |
| US7095366B2 (en) | High-frequency oscillation apparatus, radio apparatus, and radar | |
| US10148352B1 (en) | Continuous carrier optical phase optometric measurement over coherent optical communication link | |
| US5107261A (en) | Passive ranging system for radiosondes | |
| JP3473577B2 (ja) | レーダー装置 | |
| KR20120020890A (ko) | 고정밀 거리 측정을 주파수변조연속파 레이더의 측정 장치 및 방법 | |
| US4490722A (en) | Radio navigation system | |
| RU2038614C1 (ru) | Измеритель скорости | |
| US20230400342A1 (en) | Fill-level measurement device | |
| CA1155531A (en) | Dual continuous wave carrier signals distance measuring system | |
| RU2543493C1 (ru) | Радиолокационный датчик скорости сближения движущегося объекта с препятствием |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| BB | Publication of examined application |