ITRM20130120A1 - Spoletta di prossimita' radar e metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l'acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio ed un radar doppler - Google Patents

Spoletta di prossimita' radar e metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l'acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio ed un radar doppler

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ITRM20130120A1
ITRM20130120A1 IT000120A ITRM20130120A ITRM20130120A1 IT RM20130120 A1 ITRM20130120 A1 IT RM20130120A1 IT 000120 A IT000120 A IT 000120A IT RM20130120 A ITRM20130120 A IT RM20130120A IT RM20130120 A1 ITRM20130120 A1 IT RM20130120A1
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IT
Italy
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digital
radar
signal
sequence
block
Prior art date
Application number
IT000120A
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English (en)
Inventor
Riccardo Carradori
Carlo Conti
Massimo Guerrera
Andrea Izzi
Fausto Petrullo
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Mbda italia spa
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Priority to US14/192,066 priority patent/US20150091748A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42AMMUNITION; BLASTING
    • F42CAMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C13/00Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation
    • F42C13/04Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves
    • F42C13/042Proximity fuzes; Fuzes for remote detonation operated by radio waves based on distance determination by coded radar techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/10Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave

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Description

“Spoletta di prossimità radar e metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l’acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio ed un radar Dopplerâ€
DESCRIZIONE
La presente descrizione si riferisce al settore tecnico dei sistemi radar Doppler e riguarda in particolare una spoletta di prossimità radar ed un metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l’acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio ed un radar Doppler.
Appartengono già da lungo tempo allo stato della tecnica nota delle spolette di prossimità radar, ad esempio del tipo impiegato a bordo di un missile, preposte a stimare la distanza fra il missile ed un bersaglio al fine di innescare la detonazione di una testata trasportata dal missile una volta rilevato che la distanza fra il missile ed un bersaglio à ̈ inferiore ad una prefissata distanza.
Un esempio di spoletta di prossimità radar appartenente allo stato della tecnica nota à ̈ descritta nel brevetto statunitense US 4,297,702. Detta spoletta di prossimità comprende una catena di trasmissione di un segnale radar con impulsi codificati in fase ed una catena di ricezione ed elaborazione del segnale di eco radar. La catena di ricezione ed elaborazione del segnale di eco radar, confrontando il segnale di eco radar con una pluralità di repliche ritardate del segnale trasmesso, consente di poter effettuare una osservazione su una pluralità di finestre in distanza (range gates) grazie alla previsione di una pluralità di percorsi paralleli di trattamento analogico del segnale di eco radar ricevuto. Nel suddetto brevetto statunitense la possibilità di poter osservare il segnale di eco radar rispetto ad una pluralità di range gates à ̈ ottenuta al caro prezzo di introdurre una pesante complicazione strutturale a causa dei componenti analogici previsti sui percorsi paralleli di trattamento analogico del segnale.
Lo scopo della presente descrizione à ̈ quello di mettere a disposizione una spoletta di prossimità radar che consenta di ovviare agli inconvenienti sopra descritti con riferimento allo stato della tecnica nota.
Tale scopo viene conseguito mediante una spoletta di prossimità radar così come definita in generale nella rivendicazione 1. Forme di realizzazione preferite e vantaggiose della suddetta spoletta di prossimità sono definite nelle annesse rivendicazioni dipendenti.
Forma oggetto della presente invenzione anche un metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l’acquisizione di informazioni di prossimità fra un bersaglio ed un radar Doppler.
L’invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di una particolare forma di esecuzione fatta a titolo esemplificativo e, pertanto, in nessun modo limitativo, in riferimento ai disegni allegati, in cui:
- la figura 1 mostra uno schema funzionale a blocchi di una spoletta di prossimità radar comprendente un processore di segnali digitali;
- la figura 2 mostra uno schema funzionale a blocchi del processore di segnali digitali di figura 1, comprendente una pluralità di blocchi di ritardo ed una pluralità di blocchi di estrazione di informazioni di distanza fra la spoletta di prossimità ed un bersaglio; e - la figura 3 mostra lo schema funzionale di un blocco di estrazione di informazioni di distanza fra la spoletta di prossimità ed il bersaglio.
Nelle figure, elementi uguali o simili saranno indicati mediante i medesimi riferimenti numerici.
In figura 1 à ̈ schematicamente mostrata una forma di realizzazione non limitativa di una spoletta di prossimità 1 di tipo radar Doppler. In accordo ad una forma di realizzazione preferita la suddetta spoletta di prossimità 1 à ̈ una spoletta di prossimità radar Doppler in CW (Continuous Wave).
La spoletta di prossimità radar 1 à ̈ ad esempio destinata ad essere impiegata a bordo di un missile o un razzo o di un’arma al fine di innescare la detonazione di una testata esplosiva prevista a bordo di detto missile o razzo o arma. A tal fine la spoletta di prossimità 1 può essere operativamente connessa ad un detonatore (non mostrato nelle figure).
La spoletta di prossimità 1 comprende un oscillatore locale 2 adatto a produrre in uscita un segnale di portante a radiofrequenza, ad esempio in banda Ku, ed un modulatore 3 “MOD†atto a modulare il segnale di portante a radiofrequenza con un codice di fase p_cd. Il codice di fase p_cd à ̈ configurato in modo tale da fornire una risposta con un picco quando confrontato con una replica in fase di se stesso e di fornire una risposta con bassa ampiezza in altre circostanze. Il codice di fase à ̈ fornito in uscita da un generatore 4 “C_GEN†di codice di fase operativamente connesso al modulatore 3. Ad esempio, il generatore di codice di fase 4 comprende una memoria o un registro adatto a memorizzare detto codice di fase p_cd, come simboli del codice o come campioni digitali di detti simboli.
Ad esempio, senza per questo introdurre alcuna limitazione, il codice di fase p_cd à ̈ un codice di fase binario. In accordo ad una forma di realizzazione il suddetto codice di fase p_cd à ̈ un codice binario pseudocasuale tale che all’uscita del modulatore 3 viene prodotto un segnale nella forma di una sequenza di M impulsi. Tali impulsi, in funzione dei simboli del codice di fase p_cd hanno, in un opportuno sistema di riferimento di fase, una fase di 0° (ad esempio in corrispondenza di un simbolo pari a “0†) o una fase di 180°(ad esempio in corrispondenza di un simbolo pari a “1†). M rappresenta un numero intero, che corrisponde anche alla lunghezza del codice di fase p_cd, preferibilmente maggiore di uno e generalmente pari a circa qualche decina o dell’ordine del centinaio.
In accordo ad una forma di realizzazione vantaggiosa il suddetto codice di fase p_cd à ̈ riconfigurabile dinamicamente, in tal modo à ̈ possibile scegliere e/o variare opportunamente il codice di fase in funzione del disturbo o per evitare un riconoscimento in tempo reale da parte di terzi di detto codice ed una sua riproduzione mirata ad aggirare la spoletta di prossimità 1. Per variare il codice di fase p_cd à ̈ ad esempio possibile controllare il blocco di generazione 4 prima o anche durante la missione.
La spoletta di prossimità 1 comprende preferibilmente un amplificatore di segnale 5 ed una antenna trasmittente 6 per la trasmissione a distanza e via radio del segnale radar prodotto in uscita dal modulatore 3. L’antenna trasmittente 6 à ̈ ad esempio un sistema di antenne comprendente almeno una coppia di antenne.
Il segnale radio in uscita dall’antenna trasmittente 6 rappresenta il segnale radar incidente s_tx. Detto segnale radar incidente s_tx, o segnale radar trasmesso, si presenta nella forma di una sequenza di impulsi codificati in fase. Nel caso in cui tale segnale radar incidente s_tx investa un bersaglio T viene prodotto un segnale riflesso che rappresenta un segnale di eco radar s_rx. Come noto, il segnale di eco radar include una componente di segnale utile, cioà ̈ il segnale riflesso dal bersaglio T e dunque essenzialmente assimilabile ad una sequenza di M impulsi codificati in fase, ed una componente di segnale di disturbo, essenzialmente rappresentato da riflessioni indesiderate sul terreno, sull’acqua, sulla vegetazione o su infrastrutture.
La spoletta digitale 1 comprende un front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 per la ricezione del segnale di eco radar s_rx, adatto a fornire in uscita a partire dal segnale di eco radar ricevuto s_rx un segnale in banda base, tramite un processamento nel dominio analogico.
Il front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 comprende una antenna ricevente 8 per la ricezione del segnale di eco radar s_rx e preferibilmente un amplificatore a basso rumore 9. L’antenna ricevente 8 à ̈ ad esempio un sistema di antenne comprendente almeno una coppia di antenne. Ad un esperto del settore risulta chiaro che, ad esempio tramite un circolatore, à ̈ possibile prevedere che la stessa antenna 6 o sistema di antenne utilizzato in trasmissione può essere impiegato per la ricezione del segnale di eco radar s_rx.
Il front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 comprende un blocco di conversione in banda base 10, ad esempio consistente in o comprendente un mixer 10 adatto a ricevere in ingresso il segnale a radiofrequenza prodotto in uscita dal modulatore 3 ed il segnale di eco radar S_rx così come captato dall’antenna 8 ed eventualmente amplificato tramite l’amplificatore a basso rumore 9. Il segnale in banda base in uscita dal blocco di conversione in banda base 10 ha ad esempio una larghezza di banda del segnale utile dell’ordine del centinaio di MHz.
In accordo ad una forma di realizzazione, il front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 comprende inoltre un filtro analogico anti-aliasing 11 “AAF†avente la funzione di tagliare le componenti del segnale in banda base al di fuori della banda di segnale utile e quello di tagliare i prodotti di intermodulazione indesiderati osservabili in uscita dal mixer 10. Il suddetto filtro analogico anti-aliasing 11 à ̈ un filtro passabasso o più preferibilmente un filtro passabanda atto ad eliminare una eventuale componente continua del segnale in banda base. Ad esempio, il suddetto filtro passa banda ha una frequenza di taglio inferiore dell’ordine della decina di KHz. Tale componente continua rappresenterebbe infatti un ritorno diretto del segnale trasmesso s_tx nel front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 ed avrebbe degli impulsi aventi sostanzialmente, istante per istante, la stessa fase rispetto gli impulsi del segnale in ingresso al mixer 10 così come fornito in uscita dal modulatore 3.
La spoletta di prossimità radar 1 comprendente inoltre:
- un convertitore analogico digitale 12 “A/D†adatto a convertire il segnale analogico prodotto in uscita dal front end di ricezione analogico a radiofrequenza 15 in una sequenza di campioni digitali d_rx ;
- un blocco di elaborazione digitale 20 “D_PROC†adatto ad elaborare la sequenza di campioni digitali d_rx ad esempio per produrre in uscita un segnale di comando della detonazione fr_c.
In accordo ad una forma di realizzazione preferita il convertitore analogico digitale 12 Ã ̈ tale da fornire in uscita un numero J di campioni per ogni impulso del segnale di eco radar s_rx. J Ã ̈ preferibilmente un intero maggiore di uno e preferibilmente e non limitativamente compreso fra 2 e 10 estremi inclusi.
Come mostrato in figura 1, il blocco di elaborazione digitale 20 Ã ̈ tale da ricevere in ingresso anche il codice di fase p_cd, prodotto in uscita dal generatore di codice 4 ed impiegato nella codifica di fase del segnale radar in trasmissione.
Con riferimento alla figura 2, il blocco di elaborazione digitale 20 comprende una pluralità di canali di elaborazione digitale C1,C2,…,CN, in cui N rappresenta un numero intero maggiore di 1, ciascuno associato ad una rispettiva distanza di osservazione (range gate). Ciascuno dei canali di elaborazione digitale C1,C2,…,CN comprende un blocco digitale di ritardo 21 “DL†adatto a produrre delle repliche ritardate del codice di fase p_cd, in cui a ciascuna delle repliche ritardate à ̈ associato un ritardo d1, d2, …,dN che in funzione dell’equazione del radar Doppler corrisponde ad una data finestra di osservazione in distanza fra il bersaglio T e la spoletta digitale 1. Ad esempio, i suddetti blocchi digitali di ritardo 21 sono delle linee digitali di ritardo, o dei registri di ritardo o sono completamente implementati via software attraverso una opportuna gestione di un’area di memoria.
In accordo ad una forma di realizzazione, i ritardi d1, d2,…, dN associati ai vari blocchi digitali di ritardo 21 sono dei parametri regolabili e riconfigurabili dinamicamente nel tempo, ad esempio anche nel corso dell’impiego della spoletta di prossimità radar 1, cioà ̈ prima o durante la missione. Tale riconfigurabilità dei ritardi d1, d2,…, dN consente vantaggiosamente di realizzare una o più delle seguenti funzionalità avanzate anche in presenza di ambienti ostili: seguire contemporaneamente più target, individuare ed isolare il contributo del clutter, realizzare una funzionalità di altimetro.
In uscita da ciascuno dei blocchi digitali di ritardo 21 ciascun canale di elaborazione digitale C1,C2,…,CN comprende un moltiplicatore digitale 22 adatto a moltiplicare, campione per campione, le repliche ritardate del codice di fase con la sequenza di campioni digitali d_rx prodotta in uscita dal convertitore analogico digitale 12 al fine di produrre in uscita delle sequenze di campioni digitali decodificate in fase. Tale operazione ha la finalità di cancellare la codifica di fase dalla sequenza dei campioni digitali. Si tenga presente che tale cancellazione avviene effettivamente nel caso in cui una delle repliche ritardate ha l’associato ritardo d1,d2,…,dN che corrisponde sostanzialmente al tempo complessivo di volo del segnale radar che à ̈ pari alla somma del tempo di propagazione del segnale radar tramesso s_tx fra l’antenna trasmittente 6 ed bersaglio T con il tempo di propagazione del segnale di eco radar s_rx fra il bersaglio T e l’antenna ricevente 8. Si tenga presente che, nel caso in cui il convertitore analogico digitale 12 sia tale da produrre in uscita per ciascun impulso del segnale di eco radar s_rx un numero J di campioni maggiore di 1, i campioni delle repliche ritardate dei codice di fase in ingresso ai moltiplicatori digitali 22 sono mantenuti J volte per ciascun simbolo del codice di fase p_cd affinché i J campioni di uno stesso impulso siano moltiplicati per uno stesso simbolo del codice di fase.
In uscita da ciascuno dei moltiplicatori digitali 22 ciascun canale di elaborazione digitale C1,C2,…,CN comprende un rispettivo blocco digitale di estrazione di informazioni 23 “DT†preposto all’estrazione di informazioni correlate alla distanza del bersaglio T rispetto alla spoletta digitale 1. Tale estrazione di informazioni à ̈ effettuata elaborando le sequenze di campioni digitali decodificate in fase così come ottenute all’uscita dei moltiplicatori digitali 22.
Con riferimento alla figura 3, in accordo ad una forma di realizzazione ciascuno dei blocchi di estrazione di informazioni 23 comprende un blocco di somma 30 configurato per fornire in uscita una sequenza di campioni in cui ciascun campione à ̈ ottenuto, tramite una operazione di calcolo digitale di una somma mobile o di una media mobile, di un numero K di campioni della rispettiva sequenza di campioni digitali decodificata in fase, in cui K à ̈ un intero che rappresenta il numero di campioni acquisiti dal convertitore analogico digitale 12 per ogni sequenza di M impulsi del segnale di eco radar s_rx ed à ̈ ad esempio dell’ordine di qualche centinaio. In altre parole K = J x M.
Per realizzare la somma mobile su K campioni à ̈ ad esempio previsto un registro a K elementi gestito in modalità LIFO (Last-In-First-Out). L’inserimento di un nuovo campione avviene in corrispondenza di una posizione di estremità del registro facendo scorrere i campioni già memorizzati di una posizione e determinando la cancellazione del campione memorizzato all’estremità opposta, operazione espressa nel dominio della trasformata Z come una moltiplicazione per (1-z<-K>), per poi effettuare la somma dei K elementi del registro, operazione espressa nel dominio della trasformata Z come una divisione per (1-z<-1>). In altre parole, nel dominio della trasformata Z il blocco di somma 30 à ̈ configurato come una cascata (cioà ̈ una moltiplicazione nel dominio della trasformata Z) fra un integratore perfetto ed una finestra di osservazione mobile di lunghezza pari a K campioni.
In accordo ad una forma di realizzazione, ciascuno dei blocchi di estrazione di informazioni 23 comprende un blocco digitale di riduzione di banda 31 in uscita dal blocco di somma 30. Ad esempio, il blocco digitale di riduzione di banda 27 comprende un blocco di somma e ricampionamento 32 “D_S-RES†configurato per ottenere, tramite una operazione di calcolo di una somma o di una media, un campione in uscita a partire da ogni gruppo disgiunto di J* campioni consecutivi della rispettiva sequenza di campioni digitali ottenuta in uscita dal blocco di somma 30. Il numero J* à ̈ un intero che rappresenta il fattore di riduzione di banda ed à ̈ preferibilmente un numero molto minore di K e più preferibilmente pari al numero J di campioni acquisiti in ricezione (tramite il convertitore analogico digitale 12 – figura 1) per ogni impulso del segnale di eco radar s_rx. Si osservi che nel caso in cui J*=J si ottiene in uscita dal blocco di somma e ricampionamento 32 un campione in uscita per ogni impulso del segnale di eco radar s_rx.
In pratica, il blocco di somma e ricampionamento 32 Ã ̈ preposto ad effettuare una riduzione di banda di un fattore J*, accorpando le informazioni relative a gruppi di J* campioni consecutivi effettuando di fatto un ricampionamento in base ad una prima frequenza di ricampionamento.
In tal modo à ̈ possibile ottenere una riduzione del carico computazionale. Ad esempio, il segnale in uscita dal blocco di somma e ricampionamento 32 ha una frequenza, o meglio una frequenza di ricampionamento, dell’ordine della decina di MHz.
In accordo ad una forma di realizzazione il blocco di riduzione di banda 27 comprende in uscita dal blocco di somma e ricampionamento 32 un filtro digitale passabasso 33 “D_LPF†, preferibilmente un filtro di tipo FIR avente una banda passante pari al range delle frequenze Doppler di interesse.
In accordo ad una forma di realizzazione il blocco di riduzione di banda 27 comprende in uscita dal filtro digitale passabasso 33 un blocco di ricampionamento 34 “D_RES2†, atto ad effettuare un ricampionamento del segnale in uscita dal filtro digitale passabasso 33 con una seconda frequenza di ricampionamento inferiore alla prima frequenza di ricampionamento del blocco di somma e ricampionamento 32, per tenere conto della restrizione di banda effettuata dal filtro digitale passabasso 33. Ad esempio, la seconda frequenza di ricampionamento à ̈ dell’ordine del MHz.
In accordo ad una forma di realizzazione, ciascuno dei blocchi di estrazione di informazioni 23 comprende in uscita dal blocco di somma 30 o in uscita dal blocco di riduzione di banda 31 (se previsto) un blocco digitale 33 “FTT†di calcolo di una trasformata di Fourier di tipo FFT (Fast Fourier Transform) adatto ad ottenere per ogni frequenza Doppler di interesse un rispettivo valore di ampiezza ed un rispettivo valore di fase.
Con riferimento alla figura 2, il blocco di elaborazione digitale 20 comprende un blocco di valutazione di distanza 25 “EVAL†adatto a ricevere in ingresso i valori di ampiezza e fase calcolati per ogni frequenza Doppler di interesse dai blocchi di calcolo FFT 35 dei diversi canali di elaborazione C1,C2,…,CN, che rappresentano dunque le informazioni correlate alla distanza spoletta-bersaglio estratte dai blocchi digitali 23. Il blocco di valutazione 25 à ̈ configurato per comparare le suddette ampiezze con una o più prefissate soglie al fine di stabilire l’eventuale presenza di un bersaglio in corrispondenza o in prossimità delle distanze di osservazione associate ai canali di elaborazione C1,C2,…,CN ed ad una data frequenza Doppler analizzata. Se viene stabilita la presenza di un bersaglio T ad una data distanza di osservazione, il blocco di valutazione 25 à ̈ ad esempio tale da inviare in uscita un segnale di detonazione f_rc, ad esempio ad un detonatore, per determinare l’esplosione della testata.
Si osservi che la suddetta descrizione dettagliata fatta per la spoletta digitale 1 corrisponde alla descrizione di metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l’acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio ed un radar Doppler, comprendente le fasi di:
- ricevere un segnale di eco radar s_rx prodotto dalla riflessione su un bersaglio T di un segnale radar trasmesso s_tx, il segnale trasmesso s_tx comprendendo impulsi codificati con un codice di fase p_cd;
- trattare analogicamente il segnale di eco radar ricevuto s_rx per produrre in uscita un segnale in banda base;
- campionare il segnale analogico in banda base per ottenere in uscita una sequenza di campioni digitali;
- effettuare una elaborazione digitale su più canali della sequenza di campioni digitali (d_rx), ciascun canale essendo associato ad una rispettiva distanza di osservazione.
Si osservi che il suddetto metodo, oltre a poter essere utilizzato in una spoletta di prossimità radar può essere utilizzato in altre applicazioni in cui vi à ̈ l’esigenza di avere una stima della distanza fra entità reciprocamente mobili, ad esempio astrattamente anche in un radar anticollisione per veicoli o in rilevatore di velocità di veicoli, ad esempio veicoli di trasporto terreste. Si osservi inoltre che il suddetto metodo à ̈ in genere implementabile in sensori di distanza o di prossimità o in sensori di parametri di moto, ad esempio sensori di velocità.
Nel suddetto metodo la fase di effettuare la suddetta elaborazione digitale su più canali comprende per ciascun canale le fasi di:
- produrre una replica del codice di fase p_cd ritardata di un ritardo temporale corrispondente ad una rispettiva distanza di osservazione fra la spoletta 1ed il bersaglio T;
- moltiplicare detta sequenza di campioni digitali con campioni digitali di replica ritardata per produrre in uscita una sequenza decodificata di campioni digitali;
- elaborare detta sequenza decodificata di campioni digitali per estrarre informazioni correlate alla distanza del bersaglio T rispetto alla spoletta digitale radar 1.
Ulteriori caratteristiche del suddetto metodo sono direttamente deducibili dalla descrizione dettagliata sopra fatta per la spoletta di prossimità radar 1 e per questo motivo non nuovamente illustrate.
Dalla descrizione appena fatta à ̈ possibile comprendere come una spoletta di prossimità radar ed un metodo di elaborazione del tipo sopra descritto raggiungano pienamente gli scopi prefissi. La spoletta di prossimità radar sopra descritta infatti effettuando una elaborazione digitale su più canali immediatamente a valle del front-end analogico di ricezione 15 consente di poter realizzare una osservazione su una pluralità di distanze, senza limiti all’interno del range di distanza di funzionamento del radar Doppler e senza richiedere la presenza di componenti analogici dedicati replicati per ogni canale. In tal modo, la spoletta di prossimità radar sopra descritta rappresenta una soluzione snella dal punto di vista della complessità dei componenti hardware analogici richiesti, relativamente leggera e relativamente poco ingombrante.
Vantaggiosamente, avendo a disposizione dati resi disponibili dall’elaborazione digitale parallela su più canali à ̈ possibile implementare funzionalità avanzate quali: osservare in contemporanea vari target a distanze diverse; e/o usare un canale per misurare l’altezza del volo da terra, non necessariamente per esplodere la testata ma per guidare a distanza prescelta dalla superficie un missile; e/o dedicare all’eco di clutter (es. in missione verticale verso terra) un canale che conterrà un segnale verosimilmente molto elevato ed dedicare altri canali a target.
Per motivi già indicati nella sopra riportata descrizione, risultano inoltre particolarmente vantaggiose le forme di realizzazione che prevedono la possibilità di riconfigurare dinamicamente il codice di fase e/o i ritardi.
Ovviamente, alla spoletta di prossimità radar ed al metodo di elaborazione sopra descritti un tecnico del ramo, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti e specifiche, potrà apportare numerose modifiche e varianti, tutte peraltro contenute nell’ambito di protezione dell’invenzione, quale definito dalle seguenti rivendicazioni.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Spoletta di prossimità radar (1) adatta a ricevere un segnale di eco radar (s_rx) prodotto dalla riflessione su un bersaglio (T) di un segnale radar trasmesso (s_tx), il segnale trasmesso (s_tx) comprendendo una sequenza di M impulsi codificati con un codice di fase (p_cd), la spoletta di prossimità radar (1) comprendendo: - un front end di ricezione analogico a radiofrequenza (15) per la ricezione del segnale di eco radar (s_rx), adatto a fornire in uscita un segnale in banda base a partire dal segnale di eco radar (s_rx) ricevuto; - un convertitore analogico digitale (12) disposto in uscita dal front end di ricezione analogico (15) adatto a campionare il segnale in banda base per ottenere in uscita una sequenza di campioni digitali (d_rx); - un blocco di elaborazione digitale (20) comprendente una pluralità di canali digitali di elaborazione (C1,C2,…CN) ciascuno associato ad una rispettiva distanza di osservazione e ciascuno adatto a ricevere in ingresso detta sequenza di campioni digitali (d_rx); in cui ciascun canale di elaborazione digitale (C1,C2,…CN) comprende: - un blocco di ritardo (21) adatto produrre una replica del codice di fase (p_cd) ritardata di un rispettivo ritardo temporale (d1,…,dN) corrispondente ad una rispettiva distanza di osservazione fra la spoletta (1) ed il bersaglio (T); - un moltiplicatore digitale (22) adatto a moltiplicare la sequenza di campioni digitali con campioni digitali di detta replica ritardata per produrre in uscita una sequenza decodificata in fase di campioni digitali; - un blocco digitale di estrazione di informazioni (23) preposto ad elaborare la sequenza decodificata in fase di campioni digitali per estrarre informazioni correlate alla distanza del bersaglio (T) rispetto alla spoletta digitale (1).
  2. 2. Spoletta di prossimità radar (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il codice di fase (p_cd) à ̈ programmabile dinamicamente nel corso dell’impiego di detta spoletta (1).
  3. 3. Spoletta di prossimità radar (1) secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui detto rispettivo ritardo temporale(d1,…,dN) à ̈ programmabile dinamicamente nel corso dell’impiego di detta spoletta (1).
  4. 4. Spoletta di prossimità radar (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui ciascun canale di elaborazione digitale (C1,…,CN) comprende un blocco di estrazione di informazioni di distanza (23) comprendente un blocco di somma (30) configurato per ottenere in uscita una sequenza di campioni in cui ciascun campione à ̈ ottenuto, tramite una operazione di calcolo digitale di una somma mobile o di una media mobile, da un numero K di campioni della rispettiva sequenza decodificata in fase di campioni digitali, in cui K à ̈ un intero che rappresenta il numero di campioni acquisiti dal convertitore analogico digitale (12) per detta sequenza di M impulsi del segnale di eco radar (s_rx).
  5. 5. Spoletta di prossimità radar (1) secondo la rivendicazione 4, in cui nel dominio della trasformata Z il blocco di somma (30) à ̈ configurato come una cascata tra un integratore perfetto ed una finestra di osservazione mobile di lunghezza pari a K campioni.
  6. 6. Spoletta di prossimità radar (1) secondo la rivendicazione 5, in cui detto blocco di estrazione di informazioni di distanza (23) comprende un blocco digitale di riduzione di banda (31) in uscita dal blocco di somma (30).
  7. 7. Spoletta di prossimità radar (1) secondo la rivendicazione 6, in cui il blocco di riduzione di banda (27) comprende un blocco di somma e ricampionamento (32) configurato per ottenere, tramite una operazione di calcolo di una somma o di una media, un campione in uscita a partire da ogni gruppo disgiunto di J* campioni consecutivi della sequenza di campioni digitali ottenuta in uscita dal blocco di somma (30), in cui J* à ̈ un intero che rappresenta un fattore di riduzione di banda.
  8. 8. Spoletta di prossimità radar (1) secondo le rivendicazioni 6 o 7, in cui il blocco di riduzione di banda (27) comprende in uscita dal blocco di somma e ricampionamento (32) un filtro digitale passabasso (33) ed in uscita da detto filtro digitale passabasso (33) un blocco di ricampionamento (34) per tenere conto della restrizione di banda effettuata dal filtro digitale passabasso (33).
  9. 9. Spoletta di prossimità radar (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui detto segnale in banda base ha una larghezza di banda del segnale utile dell’ordine del centinaio di MHz.
  10. 10. Spoletta di prossimità radar (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui detto segnale radar trasmesso à ̈ un segnale in banda Ku.
  11. 11. Missile o razzo o arma comprendente una spoletta di prossimità radar (1) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.
  12. 12. Metodo di elaborazione di un segnale di eco radar per l’acquisizione di informazioni di distanza fra un bersaglio (T) ed un radar Doppler, comprendente le fasi di: - ricevere un segnale di eco radar (s_rx) prodotto dalla riflessione su un bersaglio (T) di un segnale radar trasmesso (s_tx), il segnale radar trasmesso (s_tx) comprendendo impulsi codificati con un codice di fase (p_cd): - processare il segnale di eco radar (s_rx) nel dominio analogico per ottenere un segnale analogico in banda base; - campionare il segnale analogico in banda base per ottenere in uscita una sequenza di campioni digitali (d_rx); - effettuare una elaborazione digitale su più canali di detta sequenza di campioni digitali (d_rx), ciascun canale essendo associato ad una rispettiva distanza di osservazione; in cui detta elaborazione digitale comprende per ciascun canale le fasi di: - produrre una replica del codice di fase (p_cd) ritardata di un ritardo temporale corrispondente ad una rispettiva distanza di osservazione fra detta spoletta (1)e detto bersaglio (T); - moltiplicare detta sequenza di campioni digitali con detta replica ritardata per produrre in uscita una sequenza di campioni digitali decodificata in fase; - elaborare la sequenza di campioni digitali decodificata in fase per estrarre informazioni correlate alla distanza del bersaglio (T) rispetto alla spoletta digitale (1).
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