RU2096810C1

RU2096810C1 - Range finder

Info

Publication number: RU2096810C1
Application number: RU96103055A
Authority: RU
Inventors: Александр Абрамович Часовской
Original assignee: Александр Абрамович Часовской
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-11-20

Abstract

FIELD: electronic engineering. SUBSTANCE: range finder increases range resolution due to introduction of inverter, horizontal-sweep generator, indicator with line sweep, delay line, single-line television pickup, level decrease analyzer, level increase analyzer, unit of determination of relative pulse duration value, and decoder of relative pulse duration value. Modulator output is connected through inverter, horizontal-sweep generator and delay line to first input of single-line television pickup having the optical input connected to optical output of indicator with line sweep. First and second inputs of indicator are connected to output of horizontal-sweep generator and to output of reflected signal reception unit, respectively. Television pickup output is connected to first and second inputs of unit which determines value of relative pulse duration through level decrease analyzer, respectively. Output of unit which determines value of relative pulse duration is connected through decoder of relative pulse duration value to second input of range converter which has first input connected to inverter output. EFFECT: higher measurement results. 3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в системах обнаружения, слежения и определения высоты за воздушными объектами. Известно устройство определения дальности. [1, с. 344 354]
Оно состоит из модулятора, блока излучения электромагнитной энергии, блока приема отраженных сигналов и индикатора дальности. Частота излучения постоянно меняется, и в зависимости от частоты приема отраженных сигналов определяется дальность. Однако при остаточно сложном модуляторе, сложном процессе обработки, точность определения дальности не всегда соответствует предъявляемым требованиям. Кроме того, точность определения дальности и разрешающая способность по дальности зависит от степени изменения частоты.The invention relates to the field of radar and can be used in systems for detecting, tracking and determining the height of airborne objects. A device for determining the range. [1, p. 344,354]
It consists of a modulator, a unit for emitting electromagnetic energy, a unit for receiving reflected signals and a range indicator. The radiation frequency is constantly changing, and depending on the frequency of reception of the reflected signals, the range is determined. However, with a residually complex modulator, a complex processing process, the accuracy of determining the range does not always meet the requirements. In addition, the accuracy of determining the range and the resolution in range depends on the degree of change in frequency.

Известно устройство определения дальности [1, с. 194 197, рис. 7, 5а] в нем с помощью блока излучения электромагнитных импульсов с малой скважностью осуществляется излучение зондирующих импульсов, период следования которых при малой скважности равен максимальному времени запаздывания отраженных от объектов сигналов. В блоке приема отраженных сигналов осуществляется преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы и выделение сигналов, характерных для ожидаемого объекта. С помощью модулятора осуществляется управление работой блока излучения импульсов, которые излучаются с постоянной несущей частотой. Дальность определяется в преобразователе дальности по временному рассогласованию между началом излучения импульса и началом приема отраженного сигнала. Дальность отображается на индикаторе. Однако, несмотря на простоту модуляции и простоту обработки отраженных сигналов, из-за малой скважности, разрешающая способность по дальности равна одному объекту в зоне диаграммы направленности блока излучения. A device for determining the range [1, p. 194 197, Fig. 7, 5a] in it using a radiation unit of electromagnetic pulses with a low duty cycle, probing pulses are emitted, the repetition period of which at low duty cycle is equal to the maximum delay time of signals reflected from objects. In the block of reception of reflected signals, electromagnetic energy is converted into electrical signals and the selection of signals characteristic of the expected object is carried out. Using the modulator, the operation of the block of radiation of pulses that are emitted with a constant carrier frequency is controlled. The range is determined in the range converter by the time mismatch between the beginning of the emission of the pulse and the beginning of reception of the reflected signal. Range is displayed on the indicator. However, despite the simplicity of modulation and the simplicity of processing the reflected signals, due to the low duty cycle, the resolution in range is equal to one object in the radiation pattern of the radiation block.

С помощью предлагаемого устройства увеличивается разрешающая способность по дальности. Достигается это введением инвертора, генератора строчной развертки, индикатора с линейной разверткой, линии задержки, однострочного телевизионного датчика, анализатора уменьшения уровня, анализатора увеличения уровня, блока определения величины скважности, дешифратора величины скважности, при этом выход модулятора через инвертор, генератор строчной развертки, линию задержки соединен с первым входом однострочного телевизионного датчика, имеющего оптический вход, соединенный с оптическим выходом индикатора с линейной разверткой, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом генератора строчной развертки и с выходом блока приема отраженных сигналов, а выход телевизионного датчика соединен через анализатор уменьшения уровня, а также через анализатор увеличения уровня соответственно с первым и вторым входами блока определения величины скважности, выход которого через дешифратор величины скважности соединен со вторым входом преобразователя дальности, имеющего первый вход, соединенный с выходом инвертора. Using the proposed device increases the resolution in range. This is achieved by introducing an inverter, a horizontal scanning generator, a linear scanning indicator, a delay line, a single-line television sensor, a level reduction analyzer, a level increasing analyzer, a duty cycle determining unit, a duty cycle decoder, and the modulator output through an inverter, a horizontal scanning generator, a line delays connected to the first input of a single-line television sensor having an optical input connected to the optical output of the indicator with linear sweep the second and second inputs of which are respectively connected to the output of the horizontal generator and to the output of the reflected signal receiving unit, and the output of the television sensor is connected through the level reduction analyzer and also through the level increase analyzer to the first and second inputs of the duty cycle unit, the output of which is through the duty cycle decoder is connected to the second input of the range converter having a first input connected to the output of the inverter.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 блок излучения электромагнитных импульсов; с малой скважностью; 2 блок приема отраженных сигналов; 3 модулятор; 4 инвертор; 5 генератор строчной развертки; 6 - индикатор с линейной разверткой; 7 линия задержки; 8 однострочный телевизионный датчик; 9 анализатор уменьшения уровня; 10 анализатор увеличения уровня; 11 блок определения величины скважности; 12 индикатор дальности; 13 преобразователь дальности; 14 дешифратор величины скважности. In FIG. 1 and the following notation is used in the text: 1 block of electromagnetic pulse emission; with low duty cycle; 2 block receiving reflected signals; 3 modulator; 4 inverter; 5 line scan generator; 6 - indicator with a linear sweep; 7 delay line; 8 single line television sensor; 9 level reduction analyzer; 10 level increase analyzer; 11 block determining the magnitude of the duty cycle; 12 range indicator; 13 range converter; 14 decoder magnitude of duty cycle.

При этом выход модулятора 3 через инвертор 4, генератор строчной развертки 5, линию задержки 7 соединен с первым входом однострочного телевизионного датчика 8, имеющего оптический вход, соединенный с оптическим выходом индикатора с линейной разверткой 6, первый и второй входы которого соответственно соединены с выходом генератора строчной развертки 5 и с входом блока приема отраженных сигналов 2, а выход однострочного телевизионного датчика 8 соединен через анализатор уменьшения уровня 9, а также через анализатор увеличения уровня 10, соответственно с первым и вторым входами блока определения величины скважности 11, выход которого через дешифратор величины скважности 14, соединен со вторым входом преобразователя дальности 13, имеющего выход, соединенный с входом индикатора дальности 12 и первый вход, соединенный с выходом инвертора 4, имеющего вход, соединенный с выходом модулятора 3 и с входом блока излучения электромагнитных импульсов с малой скважностью 1. The output of the modulator 3 through the inverter 4, the horizontal generator 5, the delay line 7 is connected to the first input of a single-line television sensor 8, having an optical input connected to the optical output of the indicator with a linear scan 6, the first and second inputs of which are respectively connected to the output of the generator horizontal scan 5 and with the input of the reflected signal receiving unit 2, and the output of the single-line television sensor 8 is connected through a level reduction analyzer 9, as well as through an increase level analyzer 10, respectively essentially, with the first and second inputs of the duty cycle determining unit 11, the output of which through the duty cycle decoder 14, is connected to the second input of the range converter 13 having an output connected to the input of the range indicator 12 and a first input connected to the output of the inverter 4 having an input, connected to the output of the modulator 3 and to the input of the electromagnetic pulse unit with a low duty cycle 1.

Работа устройства осуществляется следующим образом. The operation of the device is as follows.

С помощью модулятора 3 происходит формирование прямоугольных управляющих импульсов с малой скважностью, осуществляющих управление излучением электромагнитной энергии в блоке излучения электромагнитных импульсов с малой скважностью 1. Форма импульсов показана на фиг. 2. Блок 1 осуществляет направленное модулированное получение с постоянной несущей частотой. Электромагнитная энергия отражается от объектов и поступает в блок приема отраженных сигналов 2, где происходит преобразование электромагнитной энергии в электрические сигналы и выделение этих сигналов по известным характеристикам. Выделенные сигналы поступают в индикатор с линейной разверткой 6. Синхронизация осуществляется положительным сигналом с инвертора 4 в моменты наличия скважностей между импульсами с модулятора 3. Этот положительный импульс выдает разрешение на формирование пилообразного напряжения генератору строчной развертки 5, которое формирует развертку индикатора с линейной разверткой 6. При этом на экране индикатора 6 будут иметь место отображения сигналов, например так, как показано на фиг. 3, где три сигнала от трех об'ектов 15, 16 и 17, имеют разную амплитуду и накладываются друг на друга. Поэтому наиболее ярким будет участок, соответствующий расположению сигнала от объекта 17, имеющего меньшую амплитуду, так как на него накладываются сигналы 15 и 16. В местах соответствующих скважностям 19, 20 и 21 яркость будет меньше. Длительность пилообразного напряжения, а следовательно, и время развертки индикатора с линейной разверткой 6, равно максимальному времени запаздывания отраженного от объекта сигнала. В экран индикатора с линейной разверткой 6 встроен объектив однострочного телевизионного датчика 8, развертка которого также запускается пилообразным напряжением с генератора строчной развертки 5, но задержанная с помощью линии задержки 7 на величину времени скважности между импульсами. Развертка однострочного телевизионного датчика 8 пересекает участок отображения сигналов на индикаторе с линейной разверткой 6 по линии 18 (см. фиг. 3), пересекающей нижнюю часть отображений, где яркость будет максимальной. Using a modulator 3, rectangular control pulses with a low duty cycle are generated, which control electromagnetic radiation in the electromagnetic pulse unit with a low duty cycle 1. The shape of the pulses is shown in FIG. 2. Block 1 provides directional modulated reception with a constant carrier frequency. Electromagnetic energy is reflected from objects and enters the reflected signal receiving unit 2, where electromagnetic energy is converted into electrical signals and these signals are extracted according to known characteristics. The selected signals are fed to the linear sweep indicator 6. Synchronization is carried out by a positive signal from the inverter 4 at the moments of the presence of duty cycles between pulses from the modulator 3. This positive pulse gives permission to generate a sawtooth voltage to the horizontal scanning generator 5, which forms a sweep of the linear sweep indicator 6. In this case, on the screen of the indicator 6, there will be a display of signals, for example, as shown in FIG. 3, where three signals from three objects 15, 16 and 17 have different amplitudes and overlap each other. Therefore, the section corresponding to the location of the signal from the object 17 having a smaller amplitude will be the brightest, since signals 15 and 16 are superimposed on it. In places corresponding to the wells 19, 20 and 21, the brightness will be less. The duration of the sawtooth voltage, and therefore the sweep time of the indicator with linear sweep 6, is equal to the maximum delay time of the signal reflected from the object. A single-line television sensor 8 has a lens integrated into the line-of-sight indicator 6, the scanning of which is also triggered by a sawtooth voltage from the horizontal line generator 5, but delayed by the delay line 7 by the duration of the duty cycle between pulses. The scan of a single-line television sensor 8 crosses the signal display section on the linear-scan indicator 6 along line 18 (see FIG. 3), crossing the lower part of the displays, where the brightness will be maximum.

Однако, как уже отмечалось, на участках, соответствующих скважностям яркость будет меньше. Моменты уменьшения и увеличения яркости фиксируют соответственно анализатор уменьшения уровня 9 и анализатор увеличения уровня 10, анализирующие электрические сигналы с однострочного телевизионного датчика 8. However, as already noted, in areas corresponding to the wells, the brightness will be less. The moments of decrease and increase in brightness are recorded respectively by the analyzer of the decrease in level 9 and the analyzer of the increase in level 10, which analyze electrical signals from a single-line television sensor 8.

Работа анализаторов аналогична анализаторам, представленным, например, в книге Барсукова "Телевизионные системы летательных аппаратов", 1979 г. Временное рассогласование между моментами уменьшения и увеличения уровней определяется в блоке определения величины скважности 11, который работает так же, как преобразователь дальности, и если это временное рассогласование соответствует величине скважности от ожидаемого объекта, например от воздушного, то срабатывает дешифратор величины скважности 14 и выдает сигнал об окончании отсчета дальности в преобразователь дальности 13. Начало отсчета дальности ранее поступало с инвертора 4. Информация о дальности отображается на индикаторе дальности 12, точность определения дальности такая же, как в импульсных локаторах. The operation of the analyzers is similar to the analyzers presented, for example, in Barsukov’s book “Television systems of aircraft”, 1979. The temporary mismatch between the moments of decrease and increase of levels is determined in the unit for determining the magnitude of the duty cycle 11, which works the same as the range converter, and if it Since the temporary mismatch corresponds to the duty cycle value from the expected object, for example, from the air one, then the duty cycle decoder 14 is triggered and gives a signal about the end of the count ty in the converter range 13. The origin of the range previously reported from the inverter 4. The distance information displayed on the display range 12, the accuracy of the range is the same as pulse locators.

Предлагаемое устройство может быть использовано в радиолокационных системах, например в высотомерах, в частности на аэродромах с интенсивным движением на известных направлениях. The proposed device can be used in radar systems, for example in altimeters, in particular at aerodromes with heavy traffic in known directions.

При этом без уменьшения точности определения дальности обеспечивается разрешающая способность по дальности, создается возможность более точно определить скорость. Кроме того, обеспечивается высокая дальность обнаружения при малом весе блока излучения электромагнитных импульсов с малой скважностью, и без усложнения аппаратуры. At the same time, without decreasing the accuracy of determining the range, a range resolution is ensured, the ability to more accurately determine the speed is created. In addition, a high detection range is ensured with a low weight of the electromagnetic pulse emission unit with a low duty cycle, and without complicating the equipment.

Claims

The device for determining the range, consisting of a block of radiation of electromagnetic pulses with low duty cycle, a block for receiving reflected signals, a modulator and a range indicator, where the output of the modulator is connected to the input of a block of radiation of electromagnetic pulses with low duty cycle, characterized in that an inverter, a horizontal generator, an indicator with linear sweep, delay line, single-line television sensor, level reduction analyzer, level increase analyzer, duty cycle unit, d a duty cycle encoder and a range converter, wherein the modulator output through an inverter, horizontal scan generator, delay line is connected to the first input of a single-line television sensor having an optical input connected to an optical output of a linear scan indicator, the first and second inputs of which are respectively connected to the output the horizontal generator and the output of the reflected signal receiving unit, and the output of the single-line television sensor is connected through a level reduction analyzer, and akzhe analyzer through increasing the level with the first and second input amount detecting unit duty cycle, the output of which through the decoder magnitude duty cycle is coupled to the second input range converter having a first input coupled to the output of the inverter, and an output coupled to the input range of the indicator.