RU2018875C1 - Device for measuring seaway characteristic - Google Patents

Device for measuring seaway characteristic Download PDF

Info

Publication number
RU2018875C1
RU2018875C1 SU904904221A SU4904221A RU2018875C1 RU 2018875 C1 RU2018875 C1 RU 2018875C1 SU 904904221 A SU904904221 A SU 904904221A SU 4904221 A SU4904221 A SU 4904221A RU 2018875 C1 RU2018875 C1 RU 2018875C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
trigger
pulse
electronic
Prior art date
Application number
SU904904221A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
И.Е. Ушаков
В.А. Матюшенко
А.В. Жирухин
Original Assignee
Ушаков Иван Елисеевич
Матюшенко Владимир Алексеевич
Жирухин Александр Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ушаков Иван Елисеевич, Матюшенко Владимир Алексеевич, Жирухин Александр Васильевич filed Critical Ушаков Иван Елисеевич
Priority to SU904904221A priority Critical patent/RU2018875C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2018875C1 publication Critical patent/RU2018875C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: oceanography for measuring seaway characteristics. SUBSTANCE: device for measuring seaway characteristics has transceiver 1, synchronizer 2, envelope detector 3, pulse generator 4, electronic switch 5, delay line 6, AND gate 7, trigger 11, analog-to digital converter 9, electronic switch 10, trigger 11, frequency divider 12, reference point-driving unit 14, registers 15,16, programmable counter 17, digit comparators 18,19, electronic key 20, OR gates 21,22, trigger 23, clock- pulse generator 24, trigger 25, counter 26, recording unit 27. EFFECT: increased measurement accuracy. 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиоокеанографии и предназначено для неконтактных измерений характеристик поверхностного волнения радиолокационными средствами. The invention relates to oceanography and is intended for non-contact measurements of surface wave characteristics by radar means.

Известно устройство, в которое входит импульсная РЛС с индикатором кругового обзора (ИКО) и фотоаппарат (Дремлюк В.В. Об определении некоторых элементов морских волн с помощью радиолокатора. Труды Арктического и антарктического научно-исследовательского института, 1961, т. 210, вып.1, с. 135-138). Надводная обстановка отображается на экране ИКО. Изображения на ИКО фотографируют и на основании анализа этих снимков определяют характеристики поверхностного волнения. Зона эхосигналов от морской поверхности на ИКО имеет форму овала, причем наибольшая ее часть расположена с наветренной стороны. Генеральное направление распространения волн определяют по круговой шкале радиолокатора на фотографиях. Для определения длины волны производят измерение расстояния между гребнями волн непосредственно на фотоснимке экрана радиолокатора с учетом масштаба изображения. Период волн определяют путем фиксации промежутка времени, за который через одну и ту же точку экрана пройдут два последовательных импульса от подветренных склонов волн. A device is known, which includes a pulsed radar with a circular viewing indicator (PPI) and a camera (Dremlyuk V.V. On the determination of some elements of sea waves using a radar. Proceedings of the Arctic and Antarctic Research Institute, 1961, v. 210, no. 1, p. 135-138). The surface situation is displayed on the PPI screen. Images on the PPI are photographed and, based on the analysis of these images, the characteristics of surface waves are determined. The area of echoes from the sea surface on the IRF has an oval shape, with most of it located on the windward side. The general direction of wave propagation is determined by the radar dial in the photographs. To determine the wavelength, the distance between the wave crests is measured directly on the radar screen photograph taking into account the image scale. The wave period is determined by fixing the period of time during which two consecutive pulses from the leeward slopes of the waves pass through the same point on the screen.

Однако такое устройство может быть реализовано только на базе РЛС с высокой разрешающей способностью, обеспечивающей раздельное изображение на ИКО поверхностных волн, и не может быть реализовано при использовании РЛС с низкой разрешающей способностью. Кроме того, результат измерения и его точность в значительной степени зависят от квалификации и опыта оператора. However, such a device can only be implemented on the basis of a high-resolution radar providing a separate image on the surface-wave infrared spectrometer, and cannot be realized using a low-resolution radar. In addition, the measurement result and its accuracy largely depend on the qualifications and experience of the operator.

Указанный недостаток устраняется при использовании устройства для измерения характеристик морского волнения, содержащего приемопередатчик импульсной РЛС, синхронизатор, блок формирования стробирующих импульсов, соединенные последовательно детектор огибающей, нормализатор, интегратор и регистратор, в котором выход синхронизатора соединен с соответствующими входами приемопередатчика и блока формирования стробирующих импульсов, вход детектора огибающей - с выходом приемопередатчика, а выход блока формирования стробирующих импульсов - с управляющим входом детектора огибающей, которое по совокупности существенных признаков наиболее близко к предложенному и принято за прототип. This drawback is eliminated by using a device for measuring the characteristics of sea waves, comprising a pulse radar transceiver, a synchronizer, a strobe pulse generating unit, an envelope detector, a normalizer, an integrator and a recorder connected in series, in which the synchronizer output is connected to the corresponding inputs of the transceiver and the strobe forming unit, the envelope detector input - with the output of the transceiver, and the output of the block forming the strobe pulse s - with the control input of the envelope detector, which, by the set of essential features, is closest to the proposed one and is taken as a prototype.

В данном устройстве видеосигнал с выхода приемопередатчика поступает на детектор огибающей, который запоминает амплитудное значение сигнала только в моменты поступления стробимпульсов на его управляющий выход. Блок формирования стробирующих импульсов синхронизируется импульсами, поступающими от синхронизатора. Частота следования стробимпульсов соответствует частоте следования зондирующих импульсов, а время задержки первых относительно последних определяет расстояние от РЛС до стробируемого участка морской поверхности. На выходе детектора огибающей выделяется огибающая видеоимпульсов, принятых с фиксированной дальности. Это напряжение подается на нормализатор, вырабатывающий нормированные по амплитуде и длительности импульсы в моменты пересечения огибающей среднего уровня. В результате интегрирования нормализованных импульсов за определенный интервал времени на выходе интегратора получается напряжение, пропорциональное средней частоте флуктуаций огибающей отраженных сигналов, которое измеряется регистрирующим прибором и значение которого связано с высотой поверхностных волн. Данное устройство позволяет измерять следующие характеристики волнения: высоту волн; генеральное направление распространения волн; групповую структуру волн. In this device, the video signal from the output of the transceiver enters the envelope detector, which stores the amplitude value of the signal only at the moments when the strobe pulses arrive at its control output. The block generating strobe pulses is synchronized by pulses from the synchronizer. The repetition rate of strobe pulses corresponds to the repetition rate of probing pulses, and the delay time of the former relative to the latter determines the distance from the radar to the gated portion of the sea surface. At the output of the envelope detector, the envelope of the video pulses received from a fixed range is allocated. This voltage is supplied to the normalizer, which generates pulses normalized in amplitude and duration at the moments of crossing the envelope of the average level. As a result of integration of normalized pulses for a certain time interval, the output of the integrator produces a voltage proportional to the average frequency of fluctuations of the envelope of the reflected signals, which is measured by a recording device and whose value is related to the height of the surface waves. This device allows you to measure the following characteristics of the waves: the height of the waves; general direction of wave propagation; group structure of waves.

Генеральное направление распространения волн определяют путем анализа азимутальной зависимости средней частоты флуктуаций огибающей, полученной при вращении антенны РЛС, имеющей достаточно узкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. Максимальное значение средней частоты флуктуаций огибающей получается при облучении вдоль генерального направления распространения волн, а минимальное - при облучении вдоль гребней волн. The general direction of wave propagation is determined by analyzing the azimuthal dependence of the average frequency of envelope fluctuations obtained by rotating the radar antenna, which has a fairly narrow radiation pattern in the horizontal plane. The maximum value of the average frequency of envelope fluctuations is obtained upon irradiation along the general direction of wave propagation, and the minimum upon irradiation along the wave crests.

Высоту волн находят по полусумме максимального и минимального значений средней частоты флуктуаций огибающей в ее азимутальной зависимости. Групповую структуру морских волн исследует путем анализа измерений во времени измеренных значений высоты волн. The wave height is found by half the maximum and minimum values of the average frequency of envelope fluctuations in its azimuthal dependence. The group structure of sea waves is investigated by analyzing measurements over time of the measured values of the height of the waves.

При использовании данного устройства необходимо обеспечить отсутствие ограничения отраженных сигналов по амплитуде в приемном тракте РЛС, что рекомендуется делать путем установки перед измерениями с помощью ручек, имеющихся на пульте управления РЛС, соответствующих коэффициентов усиления УПЧ (ручка "Усиление") и временной автоматической регулировки усиления (ручка "Вару") и выбора расстояния до стробируемого участка морской поверхности. Однако в ряде судовых навигационных РЛС (например, типа "Миус", "Кивач", "Наяда") данные ручки на пульте управления РЛС отсутствуют, а изменение указанных коэффициентов при работе РЛС невозможно. Кроме того, изменения уровня радиолокационных отражений от стробируемого участка морской поверхности, обусловленные групповой структурой волн и качкой судна, могут достигать 20 дБ и более. В этом случае обеспечить отсутствие ограничения отраженных сигналов по амплитуде не представляется возможным даже при наличии возможности регулировки указанных выше коэффициентов, поскольку динамический диапазон приемных трактов судовых навигационных РЛС не превышает 20 дБ. Таким образом, обеспечить отсутствие ограничения отраженных от стробируемого участка морской поверхности сигналов в приемном тракте судовой навигационной РЛС в большинстве реальных случаев не представляется возможным. При наличии ограничений средняя частота флуктуаций огибающей, определенная по числу пересечений огибающей среднего уровня за определенный интервал времени, будет меньше истинного значения, что ведет к занижению результатов измерений высоты морских волн, т.е. к появлению систематической погрешности измерений. В результате наличие ограничений по амплитуде отраженных сигналов в приемном тракте РЛС приводит к увеличению суммарной погрешности измерений высоты волн. When using this device, it is necessary to ensure that the reflected signals are not limited in amplitude in the receiving path of the radar, which is recommended by setting the corresponding gain of the amplifier (gain knob) and temporary automatic gain control (using the knobs on the radar control panel) before measuring it ( handle "Varu") and select the distance to the gated section of the sea surface. However, in a number of ship navigation radars (for example, such as Mius, Kivach, Naiad), these handles are absent on the radar control panel, and it is impossible to change these coefficients during radar operation. In addition, changes in the level of radar reflections from the gated portion of the sea surface, due to the group structure of waves and rocking of the vessel, can reach 20 dB or more. In this case, it is not possible to ensure that the reflected signals are not limited in amplitude even if the above coefficients can be adjusted, since the dynamic range of the receiving paths of shipborne navigation radars does not exceed 20 dB. Thus, in most real cases, it is not possible to ensure that there are no restrictions on the signals reflected from the gated portion of the sea surface in the receiving path of the ship's navigation radar. If there are limitations, the average frequency of envelope fluctuations, determined by the number of intersections of the average level envelope for a certain time interval, will be less than the true value, which leads to an underestimation of the results of measurements of the height of sea waves, i.e. to the appearance of a systematic measurement error. As a result, the presence of restrictions on the amplitude of the reflected signals in the receiving path of the radar leads to an increase in the total error of measurements of wave height.

Целью изобретения является повышение точности измерения высоты поверхностных волн. The aim of the invention is to improve the accuracy of measuring the height of surface waves.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее приемопередатчик импульсной РЛС, вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизатора, регистратор и детектор огибающей, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, введены линия задержки, генератор импульсов, электронный ключ, счетчик числа импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре триггера, два электронных коммутатора, три элемента ИЛИ, элемент И, программируемый счетчик, делитель частоты, блок начального запуска, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), два регистра хранения и два цифровых компаратора, при этом первый триггер, элемент И, линия задержки, первый электронный коммутатор и генератор импульсов соединены последовательно, установочный вход триггера подключен к выходу синхронизатора, выход генератора импульсов - к управляющему входу детектора огибающей, выход приемопередатчика - к второму входу элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого электронного коммутатора и входом сброса первого триггера, вход АЦП подключен к выходу детектора огибающей, а выход АЦП - к входам регистров хранения и к вторым входам (В) каждого компаратора, первые входы которых соединены с выходами соответствующего регистра хранения, генератор тактовых импульсов, электронный ключ, программируемый счетчик, первый элемент ИЛИ и второй триггер (установочный вход) включены последовательно, выход второго триггера соединен с управляющими входами электронных коммутаторов, второй вход первого элемента ИЛИ - с выходом блока начального запуска, выход первого электронного коммутатора соединен с запускающим входом АЦП, выход АЦП "Конец преобразования" - с входом второго электронного коммутатора, первый выход которого подключен к управляющему входу второго компаратора, а второй выход - к управляющему входу второго регистра хранения непосредственно и через делитель частоты - к входам сброса второго триггера и счетчиков, выход А > В первого цифрового компаратора соединен с входом установки четвертого триггера и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу А < В первого цифрового компаратора и входу сброса четвертого триггера, а выход - к управляющему входу первого регистра хранения, четвертый триггер (вход установки), счетчик числа импульсов и регистратор соединены последовательно, выход А > В второго цифрового компаратора подключен к управляющему входу первого цифрового компаратора и к входу сброса третьего триггера, а выходы А = В и А < В через третий элемент ИЛИ - к входу установки третьего триггера, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, выход программируемого счетчика соединен с управляющим входом регистратора. This is achieved by the fact that a delay line, a pulse generator, an electronic key, a pulse number counter, a clock pulse generator are introduced into the device containing the pulse radar transceiver, the synchronization input of which is connected to the output of the synchronizer, the recorder and the envelope detector, the input of which is connected to the output of the transceiver , four triggers, two electronic switches, three OR elements, AND element, programmable counter, frequency divider, initial start-up block, analog-to-digital converter (ADC), two reg storage unit and two digital comparators, the first trigger, the And element, the delay line, the first electronic switch and the pulse generator are connected in series, the trigger trigger input is connected to the synchronizer output, the pulse generator output is connected to the control input of the envelope detector, the transceiver output is connected to the second the input of the And element, whose output is connected to the second input of the first electronic switch and the reset input of the first trigger, the ADC input is connected to the envelope detector output, and the ADC output is connected to the reg inputs storage channels and to the second inputs (B) of each comparator, the first inputs of which are connected to the outputs of the corresponding storage register, a clock pulse generator, an electronic key, a programmable counter, the first OR element and the second trigger (installation input) are connected in series, the output of the second trigger is connected to control inputs of electronic switches, the second input of the first element OR - with the output of the initial start-up block, the output of the first electronic switch is connected to the start-up input of the ADC, the output of the ADC "End of conversion "- with the input of the second electronic switch, the first output of which is connected to the control input of the second comparator, and the second output - to the control input of the second storage register directly and through the frequency divider - to the reset inputs of the second trigger and counters, output A> B of the first digital comparator connected to the installation input of the fourth trigger and the first input of the second OR element, the second input of which is connected to the output A <B of the first digital comparator and the reset input of the fourth trigger, and the output to the control the first storage register, the fourth trigger (setup input), the pulse counter and the recorder are connected in series, the output A> B of the second digital comparator is connected to the control input of the first digital comparator and to the reset input of the third trigger, and the outputs A = B and A <B through the third OR element - to the installation input of the third trigger, the output of which is connected to the control input of the electronic key, the output of the programmable counter is connected to the control input of the recorder.

На фиг.1 приведена структурная электрическая схема устройства; на фиг.2 и 3 - эпюры напряжений. Figure 1 shows the structural electrical diagram of the device; figure 2 and 3 - plot stresses.

Устройство содержит приемопередатчик 1 импульсной РЛС, синхронизатор 2, детектор 3 огибающей, генератор 4 импульсов, первый электронный коммутатор 5, линию 6 задержки, элемент И 7 первый триггер 8, аналого-цифровой преобразователь 9, второй электронный коммутатор 10, второй триггер 11, делитель 12 частоты, первый элемент ИЛИ 13, блок 14 начального запуска, первый регистр 15 хранения, второй регистр 16 хранения, программируемый счетчик 17, первый цифровой компаратор 18, второй цифровой компаратор 19, электронный ключ 20, второй элемент ИЛИ 21, третий элемент ИЛИ 22, третий триггер 23, генератор 24 тактовых импульсов, четвертый триггер 25, счетчик 26 числа импульсов, регистратор 27. The device comprises a pulse radar transceiver 1, a synchronizer 2, an envelope detector 3, a pulse generator 4, a first electronic switch 5, a delay line 6, an element 7, a first trigger 8, an analog-to-digital converter 9, a second electronic switch 10, a second trigger 11, a divider 12 frequencies, first OR element 13, initial start block 14, first storage register 15, second storage register 16, programmable counter 17, first digital comparator 18, second digital comparator 19, electronic key 20, second OR 21, third AND element LI 22, the third trigger 23, the clock generator 24, the fourth trigger 25, the counter 26 of the number of pulses, the recorder 27.

Вход синхронизации приемопередатчика 1 подключен к выходу синхронизатора 2, а выход - к входу детектора 3 огибающей, первый триггер 8, элемент И 7, линия 6 задержки, первый электронный коммутатор 5 и генератор 4 импульсов соединены последовательно, установочный вход первого триггера 8 подключен к выходу синхронизатора 2; выход генератора 4 импульсов - к управляющему входу детектора 3 огибающей, выход приемопередатчика 1 - к второму входу элемента И 7, выход которой соединен с вторым входом первого электронного коммутатора 5 и входом сброса первого триггера 8, вход АЦП 9 подключен к выходу детектора 3 огибающей, а выход АЦП 9 - к входам регистров 15 и 16 хранения и к вторым входам (В) каждого компаратора 18 и 19, первые входы (А) которых соединены с выходом соответствующего регистра хранения, генератор 34 тактовых импульсов, электронный ключ 20, программируемый счетчик 17, первый элемент ИЛИ 13 и второй триггер 11 (установочный вход) включены последовательно, выход второго триггера 11 соединен с управляющими входами электронных коммутаторов 5 и 10, второй вход первого элемента ИЛИ 13 - с выходом блока 14 начального запуска, выход первого электронного коммутатора 5 - с запускающим входом АЦП 9, выход АЦП 9 "Конец преобразования" - с входом второго электронного коммутатора 10, первый выход которого подключен к управляющему входу второго компаратора 19, а второй выход - к управляющему входу второго регистра 16 хранения непосредственно и через делитель частоты 12 - к входам сброса второго триггера 11 и счетчиков 17 и 26, выход А > В первого цифрового компаратора 18 соединен с входом установки четвертого триггера 25 и первым входом второго элемента ИЛИ 21, второй вход которого подключен к выходу А < В первого цифрового компаратора 18 и входу сброса четвертого триггера 25, а выход - к управляющему входу первого регистра 15 хранения, четвертый триггер 25 (вход установки), счетчик 26 числа импульсов и регистратор 27 соединены последовательно, выход А > В второго цифрового компаратора 19 подключен к управляющему входу первого компаратора 18 и к входу сброса третьего триггера 23, а выходы А = В и А < В через третий элемент ИЛИ 22 - к входу установки третьего триггера 23, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа 20, выход программируемого счетчика 17 соединен с управляющим входом регистратора 27. The synchronization input of the transceiver 1 is connected to the output of the synchronizer 2, and the output is to the input of the envelope detector 3, the first trigger 8, element 7, delay line 6, the first electronic switch 5 and the pulse generator 4 are connected in series, the installation input of the first trigger 8 is connected to the output synchronizer 2; the output of the 4 pulse generator is to the control input of the envelope detector 3, the output of the transceiver 1 is to the second input of the And 7 element, the output of which is connected to the second input of the first electronic switch 5 and the reset input of the first trigger 8, the ADC input 9 is connected to the output of the envelope detector 3, and the output of the ADC 9 is to the inputs of the storage registers 15 and 16 and to the second inputs (B) of each comparator 18 and 19, the first inputs (A) of which are connected to the output of the corresponding storage register, a clock pulse generator 34, an electronic key 20, a programmable counter 17 , P The first OR element 13 and the second trigger 11 (installation input) are connected in series, the output of the second trigger 11 is connected to the control inputs of the electronic switches 5 and 10, the second input of the first OR 13 element is connected to the output of the initial start-up unit 14, the output of the first electronic switch 5 is connected to ADC 9 start-up input, ADC 9 “End of conversion” output - with the input of the second electronic switch 10, the first output of which is connected to the control input of the second comparator 19, and the second output - to the control input of the second storage register 16 actually and through the frequency divider 12, to the reset inputs of the second trigger 11 and counters 17 and 26, the output A> B of the first digital comparator 18 is connected to the installation input of the fourth trigger 25 and the first input of the second element OR 21, the second input of which is connected to the output A < In the first digital comparator 18 and the reset input of the fourth trigger 25, and the output is to the control input of the first storage register 15, the fourth trigger 25 (setup input), the pulse number counter 26 and the recorder 27 are connected in series, the output A> B of the second digital comparator 19 is connected to the control input of the first comparator 18 and to the reset input of the third trigger 23, and the outputs A = B and A <B through the third element OR 22 - to the installation input of the third trigger 23, the output of which is connected to the control input of the electronic key 20, the programmable output the counter 17 is connected to the control input of the recorder 27.

При поступлении синхроимпульса U2 (cм.фиг.2) на вход первого триггера 8 на выходе последнего появляется сигнал U8, который поступает на один из выходов элемента И 7. Видеосигнал U1, поступающий с блока 1, состоит из двух импульсов, первый - прямоугольный импульс, длительность которого τи и временное положение совпадает с длительностью и временным положением зондирующего импульса, обусловлен просачиванием части сигнала передатчика в приемный тракт, второй импульс сложной формы формируется отражениями от морской поверхности. При поступлении на второй вход элемента И 7 от приемопередатчика 1 сигнала, сформированного за счет просачивания в приемный канал части энергии при излучении зондирующего импульса, на выходе элемента И 7 получается импульс U7, временное положение которого соответствует временному положению зондирующего импульса. Импульс с выхода элемента U 7, поступая на вход сброса первого триггера 8, устанавливает его в нулевое положение. Этот же импульс, задержанный в линии 6 задержки на время tзад, определяемое дистанцией до исследуемого участка морской поверхности, либо без задержки, пройдя через первый коммутатор 5, запускает генератор 4 импульсов. Выход первого электронного коммутатора 5 подключен к первому входу (А) при отсутствии сигнала на управляющем входе коммутатора и переключается на второй вход (В) при наличии управляющего сигнала. На выходе генератора 4 импульсов формируются стробимпульсы U4 требуемой длительности τстр,время задержки которых относительно зондирующих импульсов составляет tзад либо равно нулю.When a clock pulse U 2 (see Fig. 2 ) arrives at the input of the first trigger 8, the signal U 8 appears at the output of the last one, and it goes to one of the outputs of element 7. The video signal U 1 from block 1 consists of two pulses, the first - a rectangular pulse, the duration of which τ and the temporary position coincides with the duration and temporary position of the probe pulse, due to leakage of part of the transmitter signal into the receiving path, the second pulse of complex shape is formed by reflections from the sea surface. When the signal 7 is received at the second input of element And 7 from the transceiver 1, which is formed by seeping part of the energy into the receiving channel when a probe pulse is emitted, pulse U 7 is obtained at the output of the And 7 element, the temporary position of which corresponds to the temporary position of the probe pulse. The pulse from the output of the element U 7 , arriving at the reset input of the first trigger 8, sets it to the zero position. The same pulse, delayed in the delay line 6 by the time t back , determined by the distance to the studied section of the sea surface, or without delay, passing through the first switch 5, starts the pulse generator 4. The output of the first electronic switch 5 is connected to the first input (A) in the absence of a signal at the control input of the switch and switches to the second input (B) in the presence of a control signal. At the output of the pulse generator 4, strobe pulses U 4 of the required duration τ p are generated , the delay time of which relative to the probe pulses is t ass or equal to zero.

Сигнал c выхода приемопередатчика 1 поступает на вход детектора 3 огибающей, который запоминает амплитудное значение сигнала только в моменты поступления на его управляющий вход стробирующих импульсов от генератора 4. При нулевой задержке стробирующих импульсов сигнал на выходе детектора 3 огибающей будет соответствовать уровню ограничения, так как сигнал, просачивающийся в приемный тракт РЛС во время излучения зондирующих импульсов, всегда обеспечивает достижения уровня ограничения. При задержке стробирующих импульсов на время tзад на выходе детектора 3 огибающей выделяется огибающая импульсов, отраженных от выбранного участка морской поверхности.The signal from the output of the transceiver 1 enters the input of the envelope detector 3, which stores the amplitude value of the signal only at the moments when the strobe pulses from the generator 4 arrive at its control input. At a zero delay of the strobe pulses, the signal at the output of the envelope detector 3 will correspond to the restriction level, since the signal , seeping into the receiving path of the radar during the emission of probing pulses, always ensures the achievement of the level of restriction. When the strobe pulse delay time t on the output butt envelope detector 3 stands envelope pulses reflected from the surface of the selected sea area.

Cигнал с выхода детектора 3 огибающей с помощью АЦП 9, запускаемой задним фронтом импульса с выхода первого электронного коммутатора 5, преобразуется в цифровую форму и поступает на входы регистров 15 и 16 хранения и на вторые входы (В) цифровых компараторов 18 и 19. Вход второго электронного коммутатора 10 подключен к первому выходу (А) при отсутствии сигнала на его управляющем входе и переключается на второй выход (В) при наличии управляющего сигнала на коммутаторах 5 и 10. Во втором случае сигнал на выходе детектора 3 огибающей, соответствующий уровню ограничения, после преобразования в АЦП 9 по сигналу "Конец преобразования", проходящему через второй электронный коммутатор 10, фиксируется во втором регистре 16 хранения. При отсутствии сигнала на управляющем входе электронных коммутаторов 5 и 10 сигнал на выходе детектора 3 огибающей, сформированный за счет отражений от исследуемого участка морской поверхности, по сигналу "Конец преобразования", поступающему от АЦП 9 через второй электронный коммутатор 10 на управляющий вход второго цифрового компаратора 19, сравнивается в цифровом компараторе 19 с уровнем ограничения. При достижении отраженным сигналом уровня ограничения (А= В или А < В) cигнал соответствующего выхода второго цифрового компаратора 19 через третий элемент ИЛИ 22 поступает на вход установки третьего триггера 23, на выходе которого появляется сигнал. Если отраженный сигнал не достигает уровня ограничения (А > В), сигнал с выхода А > В второго цифрового компаратора 19 устанавливает в нулевое состояние третий триггер 23. В результате на выходе третьего триггера 23 формируется импульс, длительность τогр которого соответствует интервалу ограничения отраженного сигнала (см. U23 на фиг.3).The signal from the output of the envelope detector 3 using the ADC 9, triggered by the trailing edge of the pulse from the output of the first electronic switch 5, is converted to digital form and fed to the inputs of the storage registers 15 and 16 and to the second inputs (B) of the digital comparators 18 and 19. The input of the second electronic switch 10 is connected to the first output (A) in the absence of a signal at its control input and switches to the second output (B) in the presence of a control signal at switches 5 and 10. In the second case, the signal at the output of the envelope detector 3, corresponding to I limit, after conversion to the ADC 9 by the signal "End of conversion" passing through the second electronic switch 10, is fixed in the second storage register 16. In the absence of a signal at the control input of the electronic switches 5 and 10, the signal at the output of the envelope detector 3, formed due to reflections from the studied section of the sea surface, is transmitted from the ADC 9 through the second electronic switch 10 to the control input of the second digital comparator 19 is compared in the digital comparator 19 with the level of restriction. When the reflected signal reaches the limit level (A = B or A <B), the signal of the corresponding output of the second digital comparator 19 through the third element OR 22 is fed to the installation input of the third trigger 23, the output of which appears. If the reflected signal reaches the level limit (A> B), the signal from output A> B of the second digital comparator 19 sets a zero state the third flip-flop 23. As a result, the output of the third flip-flop 23 formed by a pulse duration τ which corresponds to the interval limit Res reflected signal (see U 23 in figure 3).

При отсутствии ограничения отраженного сигнала по сигналу с выхода А > В второго цифрового компаратора 19 в первом цифровом компараторе 18 выполняется сравнение отраженного сигнала с сигналом, полученным при предыдущем зондировании и записанным в первом регистре 15 хранения, управляемом сигналом с выхода второго элемента ИЛИ 21. Если отраженный сигнал при предыдущем зондировании был больше, то появляется сигнал на выходе А > > В первого цифрового триггера 25, устанавливает последний в единичное состояние. В случае, когда сигнал при предыдущем зондировании был меньше, появляется сигнал на выходе А < В первого цифрового компаратора 18, который устанавливает в нулевое состояние четвертый триггер 25. В результате при каждой флуктуации отраженного сигнала на выходе четвертого триггера 25 формируется импульс, длительность которого приблизительно равна половине времени (текущего периода) флуктуации. If there is no restriction of the reflected signal from the signal from the output A> B of the second digital comparator 19 in the first digital comparator 18, the reflected signal is compared with the signal obtained during the previous sounding and recorded in the first storage register 15, controlled by the signal from the output of the second element OR 21. If the reflected signal during the previous sensing was larger, then a signal appears at the output A>> B of the first digital trigger 25, sets the latter to a single state. In the case when the signal during the previous sounding was less, a signal appears at the output A <B of the first digital comparator 18, which sets the fourth trigger 25 to zero. As a result, with each fluctuation of the reflected signal, a pulse is generated at the output of the fourth trigger 25, the duration of which is approximately equal to half the time (current period) of the fluctuation.

Таким образом количество импульсов на выходе четвертого триггера 25 соответствует числу флуктуаций отраженного сигнала. Эти импульсы считаются счетчиком 26 числа импульсов, а результат счета Nсчпропорционален средней частоте флуктуаций отраженных сигналов, соответствующей средней высоте морских волн, которая фиксируется регистратором 27.Thus, the number of pulses at the output of the fourth trigger 25 corresponds to the number of fluctuations of the reflected signal. These pulses are considered the number of pulses the counter 26 and the count value N MF is proportional to the average frequency of the fluctuations of the reflected signal corresponding to the average height of the waves, which is fixed registrar 27.

Средняя частота флуктуаций определяется по количеству Nсчимпульсов, сосчитанных счетчиком 26 числа импульсов по формуле
fср = N/tизм. Время измерения tизм = NтТт определяется количеством Nт и периодом Тттактовых импульсов, поступающих от генератора 24 тактовых импульсов через электронный ключ 20 на программируемый счетчик 17. Требуемое время измерения задают путем установки в программируемом счетчике 17 необходимого значения Nт. При наличии ограничений отраженных сигналов электронный ключ 20 закрыт сигналом, поступающим на его управляющий вход с выхода третьего триггера 23, а тактовые импульсы не поступают на вход программируемого счетчика 17 (см.фиг.3). Время счета (продолжительность цикла измерения) tсч определяется по формуле
tсч=tизм+

Figure 00000002
,, где τогрi - длительность i-го интервала ограничения сигнала; n - количество интервалов ограничений за время tсч.The average frequency of fluctuations is determined by the number N MF pulses counted by the counter 26 of the number of pulses according to the formula
f Woofer cp = N / t edited. The measurement time t ISM = N t T t is determined by the number N t and the period T t clock pulses from the clock generator 24 through the electronic key 20 to the programmable counter 17. The required measurement time is set by setting the required value N t in the programmable counter 17. If there are restrictions on the reflected signals, the electronic key 20 is closed by a signal supplied to its control input from the output of the third trigger 23, and clock pulses do not arrive at the input of the programmable counter 17 (see Fig. 3). Counting time (measurement cycle duration) t mid is determined by the formula
t mid = t meas +
Figure 00000002
,, where τ ogre is the duration of the ith signal restriction interval; n is the number of restriction intervals for the time t sc .

Таким образом, при определении средней частоты флуктуаций исключаются интервалы времени, на которых имеет место ограничение сигнала, чем исключается погрешность измерения средней частоты флуктуаций, обусловленная этими ограничениями. Следовательно повышается точность измерения высоты поверхностных волн. Thus, when determining the average frequency of fluctuations, the time intervals at which the signal is limited are excluded, which excludes the error in measuring the average frequency of fluctuations due to these limitations. Therefore, the accuracy of measuring the height of surface waves is increased.

После того, как программируемый счетчик 17 сосчитает Nт тактовых импульсов, на выходе его появляется сигнал, поступающий через первый элемент ИЛИ 13 на установочный вход второго триггера 11, на выходе которого появляется сигнал, управляющий электронными коммутаторами 5 и 10.After the programmable counter 17 counts N t clock pulses, a signal appears at its output, which passes through the first element OR 13 to the installation input of the second trigger 11, the output of which appears a signal that controls electronic switches 5 and 10.

Начинается следующий цикл измерений. Первый запуск устройства (начало первого цикла измерений) осуществляют путем подачи сигнала от блока 14 начального запуска через первый элемент ИЛИ 13 на установочный вход второго триггера 11. Длительность запускающего импульса τ14

Figure 00000003
Тn. Блок 14 начального запуска может быть выполнен, например, в виде генератора импульсов, работающего в ручном (ждущем) режиме запуска. Второй триггер 11 устанавливается в нулевое состояние сигналом с выхода делителя 12 частоты следования импульсов, на выход которого проходит только каждый второй импульс из поступающих на его вход. Этим обеспечивается гарантия того, что к моменту установки второго триггера 11 в нулевое состояние в регистр 16 хранения будет записан сигнал, соответствующий уровню ограничения. Сигнал с выхода делителя 12 частоты, кроме того, устанавливает в исходное (нулевое) состояние программируемый счетчик 17 и счетчик 26 числа импульсов. Регистратор 27 управляется сигналом с выхода программируемого счетчика 17. При поступлении сигнала с выхода программируемого счетчика 17 на управляющий вход регистратора 27 обеспечивается отображение на последнем результате измерения. Минимальная длительность импульсов на выходе программируемого счетчика 17, определяющая необходимое быстродействие регистратора 27, равна периоду Тп повторения зондирующих импульсов.The next measurement cycle begins. The first start-up of the device (the beginning of the first measurement cycle) is carried out by supplying a signal from the initial start-up block 14 through the first OR 13 element to the installation input of the second trigger 11. Starting pulse duration τ 14
Figure 00000003
T n Block 14 initial start-up can be performed, for example, in the form of a pulse generator operating in a manual (standby) start mode. The second trigger 11 is set to zero by a signal from the output of the pulse-rate divider 12, to the output of which only every second pulse from the input to it passes. This ensures that by the time the second trigger 11 is set to zero, a signal corresponding to the limit level will be recorded in the storage register 16. The signal from the output of the frequency divider 12, in addition, sets the programmable counter 17 and the counter 26 of the number of pulses to the initial (zero) state. The registrar 27 is controlled by the signal from the output of the programmable counter 17. When a signal is received from the output of the programmable counter 17 to the control input of the recorder 27, the last measurement result is displayed. The minimum pulse duration at the output of the programmable counter 17, which determines the necessary speed of the recorder 27, is equal to the period T p the repetition of the probe pulses.

Claims (1)

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК МОРСКОГО ВОЛНЕНИЯ, содержащее приемопередатчик импульсной РЛС, вход синхронизации которого соединен с выходом синхронизатора, регистратор и детектор огибающей, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерения высоты поверхностных волн, в него введены линия задержки, генератор импульсов, электронный ключ, счетчик числа импульсов, генератор тактовых импульсов, четыре триггера, два электронных коммутатора, три элемента ИЛИ, элемент И, программируемый счетчик, делитель частоты, блок начального запуска, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), два регистра хранения и два цифровых компаратора, при этом первый триггер, элемент И, линия задержки, первый электронный коммутатор и генератор импульсов соединены последовательно, установочный вход первого триггера подключен к выходу синхронизатора, выход генератора импульсов - к управляющему входу детектора огибающей, выход приемопередатчика - к второму входу элемента И, выход которого соединен с вторым входом первого электронного коммутатора и входом сброса первого триггера, вход АЦП подключен к выходу детектора огибающей, а выход АЦП - к входам регистров хранения и вторым входам (B) каждого компаратора, первые входы которых соединены с выходами соответствующего регистра хранения, генератор тактовых импульсов, электронный ключ, программируемый счетчик, первый элемент ИЛИ и второй триггер (установочный вход) включены последовательно, выход второго триггера соединен с управляющими входами электронных коммутаторов, второй вход первого элемента ИЛИ - с выходом блока начального запуска, выход первого электронного коммутатора соединен с запускающим входом АЦП, выход АЦП "Конец преобразования" - с входом второго электронного коммутатора, первый выход которого подключен к управляющему входу второго компаратора, а второй выход - к управляющему входу второго регистра хранения непосредственно и через делитель частоты - к входам сброса второго триггера и счетчиков, выход A > B первого цифрового компаратора соединен с входом установки четвертого триггера и первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу A < B первого цифрового компаратора и входу сброса четвертого триггера, а выход - к управляющему входу первого регистра хранения, четвертый триггер (вход установки), счетчик числа импульсов и регистратор соединены последовательно, выход A > B второго цифрового компаратора подключен к управляющему входу первого цифрового компаратора и входу сброса третьего триггера, а выходы A = B и A < B через третий элемент ИЛИ - к входу установки третьего триггера, выход которого соединен с управляющим входом электронного ключа, выход программируемого счетчика соединен с управляющим входом регистратора. DEVICE FOR MEASURING CHARACTERISTICS OF SEA WAVES, containing a pulse radar transceiver, the synchronization input of which is connected to the synchronizer output, a registrar and an envelope detector, the input of which is connected to the output of the transceiver, characterized in that, in order to improve the accuracy of measuring the height of surface waves, a line is introduced into it delays, pulse generator, electronic key, pulse counter, clock generator, four triggers, two electronic switches, three OR elements, AND element, etc. programmable counter, frequency divider, initial start-up block, analog-to-digital converter (ADC), two storage registers and two digital comparators, with the first trigger, element And, delay line, first electronic switch and pulse generator connected in series, the installation input of the first trigger connected to the output of the synchronizer, the output of the pulse generator to the control input of the envelope detector, the output of the transceiver to the second input of the element And, the output of which is connected to the second input of the first electronic about the switch and the reset input of the first trigger, the ADC input is connected to the envelope detector output, and the ADC output is connected to the inputs of the storage registers and the second inputs (B) of each comparator, the first inputs of which are connected to the outputs of the corresponding storage register, clock generator, electronic key, a programmable counter, the first OR element and the second trigger (installation input) are connected in series, the output of the second trigger is connected to the control inputs of electronic switches, the second input of the first OR element is connected to the output unit initial start-up, the output of the first electronic switch is connected to the ADC input, the output of the “End of conversion” ADC is to the input of the second electronic switch, the first output of which is connected to the control input of the second comparator, and the second output is connected to the control input of the second storage register directly and through the divider frequency - to the reset inputs of the second trigger and counters, the output A> B of the first digital comparator is connected to the installation input of the fourth trigger and the first input of the second OR element, the second input of which It is connected to the output A <B of the first digital comparator and the reset input of the fourth trigger, and the output to the control input of the first storage register, the fourth trigger (setup input), the pulse counter and the recorder are connected in series, the output A> B of the second digital comparator is connected to the control input of the first digital comparator and the reset input of the third trigger, and the outputs A = B and A <B through the third element OR - to the installation input of the third trigger, the output of which is connected to the control input of the electronic key, the output is programmable counter coupled to the control input of the recorder.
SU904904221A 1990-12-26 1990-12-26 Device for measuring seaway characteristic RU2018875C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904904221A RU2018875C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Device for measuring seaway characteristic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904904221A RU2018875C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Device for measuring seaway characteristic

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2018875C1 true RU2018875C1 (en) 1994-08-30

Family

ID=21556574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904904221A RU2018875C1 (en) 1990-12-26 1990-12-26 Device for measuring seaway characteristic

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2018875C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510040C2 (en) * 2012-06-19 2014-03-20 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" Device to determine condition of marine surface
RU2721307C1 (en) * 2019-08-01 2020-05-18 Общество с ограниченной ответственностью "НЕЛАКС" Acoustic method and apparatus for measuring sea-wave parameters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Жилко Е.Ю., Поправко А.У. и Шаронин В.Ж. Измерение волнения при помощи береговых РЛС. В сб. Неконтактные методы измерения океанографических параметров. М.: Гидрометеоиздат, 1975, с.91-96. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2510040C2 (en) * 2012-06-19 2014-03-20 Федеральное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Морской государственный университет имени адмирала Г.И. Невельского" Device to determine condition of marine surface
RU2721307C1 (en) * 2019-08-01 2020-05-18 Общество с ограниченной ответственностью "НЕЛАКС" Acoustic method and apparatus for measuring sea-wave parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4322832A (en) Method and arrangement for pulse spacing measurement
JP2909742B2 (en) Delay time measuring device
US4620788A (en) Apparatus for measuring pulse signal delay interval
US4054862A (en) Ranging system with resolution of correlator ambiguities
US4615617A (en) Pulse delay measurement apparatus
RU2018875C1 (en) Device for measuring seaway characteristic
JPS592859B2 (en) Clock circuit for pulse reflection ultrasonic flaw detection
US3624712A (en) Ultrasonic pulse echo thickness-measuring device
RU2018873C1 (en) Surface seaway meter
US3943341A (en) Computing apparatus
RU2510040C2 (en) Device to determine condition of marine surface
GB2070881A (en) Radar arrangement
RU2018874C1 (en) Device for measuring seaway characteristics
RU2399888C1 (en) Method of measuring level of material in reservoir
RU2098838C1 (en) Method for detection of distance to fault location and length of wires of power supply line and communication line; device which implements said method
US4598375A (en) Time measuring circuit
JPH0476480A (en) Pulse range finder
RU2024034C1 (en) Radar method of determination of parameters of sea surface and device to implement it
JPH06103293B2 (en) Ultrasonic measurement device A / D conversion processing method
SU734591A1 (en) Sea wave parameter measuring device
SU507813A1 (en) Device for measuring the attenuation coefficient of acoustic oscillations
JP3088767B2 (en) Dot clock frequency detection circuit
SU1012017A1 (en) Electronic optical range finder
RU2043603C1 (en) Device to measure distances
RU1554594C (en) Device for measuring object reflectivity in free space