RU2117960C1 - Method of target tracking by monopulse radar - Google Patents
Method of target tracking by monopulse radar Download PDFInfo
- Publication number
- RU2117960C1 RU2117960C1 RU97105516A RU97105516A RU2117960C1 RU 2117960 C1 RU2117960 C1 RU 2117960C1 RU 97105516 A RU97105516 A RU 97105516A RU 97105516 A RU97105516 A RU 97105516A RU 2117960 C1 RU2117960 C1 RU 2117960C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signals
- signal
- range
- input
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике, преимущественно к способам сопровождения сигналов от надводных целей при наличии отражений от местных предметов-источников пассивных помех, и может быть использовано в когерентно-импульсных радиолокационных станциях (РЛС) с моноимпульсным принципом пеленгации, в том числе, в РЛС, использующих сложные, в частности, фазоманипулированные сигналы, установленных на подвижных носителях. The invention relates to radar technology, mainly to methods of tracking signals from surface targets in the presence of reflections from local objects-sources of passive interference, and can be used in coherent-pulse radar stations (radar) with a single-pulse direction finding principle, including in radar, using complex, in particular, phase-shifted signals mounted on mobile carriers.
В настоящее время в моноимпульсных РЛС применяется способ сопровождения по дальности и угловым координатам, при котором принимаемые высокочастотные сигналы после суммарно-разностного преобразования поступают на смесители суммарного и разностного приемных каналов, где преобразуются в сигналы промежуточной частоты, которые усиливаются в усилителях промежуточной частоты (УПЧ), а затем подаются на амплитудный детектор - в суммарном канале и на фазовый детектор, при этом сигнал промежуточной частоты суммарного канала играет роль опорных колебаний. В результате фазового детектирования образуется сигнал углового рассогласования, используемый для углового сопровождения [1, с. 22, рис. 1.9 и 2, с. 20, рис. 15]. At present, in monopulse radars, a range and angular coordinate tracking method is used, in which the received high-frequency signals after the sum-difference conversion are fed to the mixers of the total and difference receiving channels, where they are converted into intermediate frequency signals, which are amplified in the intermediate frequency amplifiers (IF) and then fed to the amplitude detector - in the total channel and phase detector, while the intermediate frequency signal of the total channel plays the role of reference fluctuations. As a result of phase detection, an angular mismatch signal is generated, which is used for angular tracking [1, p. 22, fig. 1.9 and 2, p. 20, fig. fifteen].
Сигнал суммарного канала после амплитудного детектирования поступает на временной дискриминатор, входящий в блок сопровождения по дальности [2, с 20, рис. 15], в котором образуется сигнал рассогласования (ошибки) по дальности, используемый затем для сопровождения по дальности. Этот способ [2, с. 20, рис. 15] наиболее близок по своей технической сущности к предлагаемому и принимается за прототип. The signal of the total channel after amplitude detection is fed to a time discriminator included in the range tracking unit [2, p. 20, Fig. 15], in which a range mismatch (error) signal is generated, which is then used for range tracking. This method [2, p. 20, fig. 15] is closest in its technical essence to the proposed one and is taken as a prototype.
Недостатком способа-прототипа является его низкая помехозащищенность по отношению к пассивным помехам - отражениям от протяженных местных предметов, таких, например, как береговая черта при обнаружении надводных кораблей (НК), находящихся вблизи берега, а также - облако дипольных отражателей (ДО), выставляемое НК на сравнительно небольшой высоте (50 - 100 м) с задачей срыва сопровождения. В ситуациях, когда направление береговой черты (БЧ) в зоне наблюдения близко или совпадает с направлением распространения излучения РЛС, разрешающая способность по углу, определяемая диаграммой направленности антенны (ДНА) РЛС, может оказаться недостаточной для пространственного разделения сигналов от НК и от БЧ (или ДО), находящихся на одинаковых дальностях. Тогда применение способа-прототипа приведет к наведению на энергетический центр системы НК-БЧ или НК-ДО, а в дальнейшем при сближении и при достаточной интенсивности помех может произойти срыв сопровождения по дальности и угловым координатам. The disadvantage of the prototype method is its low noise immunity with respect to passive interference - reflections from extended local objects, such as, for example, a coastline when surface ships (NK) are found near the coast, and also a cloud of dipole reflectors (DO), set NK at a relatively low altitude (50 - 100 m) with the task of disrupting escort. In situations where the direction of the coastline (warhead) in the observation area is close to or coincides with the direction of radar radiation propagation, the angle resolution determined by the radiation pattern of the radar antenna may be insufficient for the spatial separation of signals from the NK and from the warhead (or DO) located at the same ranges. Then the application of the prototype method will lead to guidance to the energy center of the NK-BCh or NK-DO system, and in the future, when approaching and with a sufficient intensity of interference, the tracking will be disrupted in range and angular coordinates.
Проиллюстрируем сказанное следующим примером. We illustrate what has been said by the following example.
Пусть РЛС, установленная на летательном аппарате (ЛА), осуществляет наблюдение НК, расположенного вблизи берега (см. ниже фиг. 12), причем угловое разрешение за счет реальной ДНА отсутствует, то есть
где
Х - расстояние между НК и береговой чертой в направлении, перпендикулярном направлению распространения;
R - дальность до НК;
φ0,5 - ширина ДНА по уровню " - 3 дБ".Let the radar installed on the aircraft (LA), monitor the NK located near the coast (see. Fig. 12 below), and the angular resolution due to the real ID is missing, that is
Where
X is the distance between the NK and the coastline in the direction perpendicular to the direction of propagation;
R is the range to the NK;
φ 0,5 - the width of the bottom at the level of "-3 dB".
Например, это имеет место при Х = 300 м, R = 10 км и φ0,5 = 0,15 рад.For example, this takes place at X = 300 m, R = 10 km and φ 0.5 = 0.15 rad.
Для эффективной отражающей поверхности (ЭОП) участка берега, попадающего в импульсный объем, получим
где
ΔR - разрешение по дальности;
ϑ - угол скольжения;
σ° - удельная ЭОП берега.For the effective reflecting surface (EOC) of the coastal part falling into the pulsed volume, we obtain
Where
ΔR - range resolution;
ϑ - slip angle;
σ ° - specific coastal intensifier.
В частности, при малых углах скольжения, например
где
Н - высота полета ЛА,
получим при ΔR = 300 м, X = 300 м, R = 10 км, и φ0,5 = 0,15 рад,
σ° = 0,03 (-15 дБ)- [3, с. 296, рис. 22],
σδ = 1,2•103•300•0,03 = 1,21•104 м2.In particular, at small sliding angles, for example
Where
N - flight altitude,
we obtain at ΔR = 300 m, X = 300 m, R = 10 km, and φ 0.5 = 0.15 rad,
σ ° = 0.03 (-15 dB) - [3, p. 296, fig. 22]
σ δ = 1.2 • 10 3 • 300 • 0.03 = 1.21 • 10 4 m 2 .
Таким образом, даже при предварительном наведении антенны РЛС на НК с ЭОП σц≅ 5•103 м2 (например, по информации от навигационной системы), энергетический центр отражений будет сильно смещен в сторону береговой черты, что и приведет с большой вероятностью к срыву сопровождения по угловой координате. Аналогичная картина имеет место и с сопровождением по дальности.Thus, even when the provisionally hover radar antenna on NK with GO σ n ≅ 5 • March 10 m 2 (e.g., information from the navigation system), the energy reflection center is strongly biased towards the coastline as the result is likely to disruption of tracking in the angular coordinate. A similar picture takes place and accompanied by range.
В РЛС, использующих сложные, в частности фазоманипулированные (ФМ) сигналы с большой базой
N = TиΔf ≫ 1, (1)
где
TИ - длительность импульса сигнала;
f - ширина спектра сигнала, способ-прототип, вдобавок обладает недостаточной точностью измерения угловой координаты.In radars using complex, in particular phase-shift (FM) signals with a large base
N = T and Δf ≫ 1, (1)
Where
T AND - signal pulse duration;
f is the signal spectrum width, the prototype method, in addition, has insufficient accuracy in measuring the angular coordinate.
В настоящее время оптимальная фильтрация сложных, в частности, ФМ сигналов (сжатие по времени) с большой длительностью (TИ > 50 мкс) на высокой или промежуточной частоте в моноимпульсных РЛС практически нереализуема уже потому, что не удается обеспечить достаточно высокую идентичность устройств сжатия на радиочастотах, для того, чтобы паразитный фазовый сдвиг между суммарным и разностным каналами, во всяком случае, не превосходил поэтому наиболее рациональным способом оптимальной обработки ФМ сигналов большой длительности является их сжатие по времени на видеочастоте средствами цифровой вычислительной техники.At present, the optimal filtering of complex, in particular, FM signals (time compression) with a long duration (T AND > 50 μs) at a high or intermediate frequency in monopulse radars is practically unrealizable already because it is not possible to ensure a sufficiently high identity of the compression devices on radio frequencies, so that the stray phase shift between the total and difference channels, in any case, does not exceed Therefore, the most rational way to optimally process FM signals of long duration is to compress them in time on a video frequency using digital computer technology.
С другой стороны, образование сигнала углового рассогласования путем применения фазового детектора, включенного между выходами УПЧ суммарного и разностного каналов и осуществляющего перемножение ФМ сигналов суммарного и разностного каналов до сжатия с последующей низкочастотной фильтрацией, приводит к сравнительно низкой точности измерения угла и недостаточной помехозащищенности по отношению к шумовым помехам. Дело заключается в том, что при больших отношениях сигнал/шум (ρ ≪ 1) главной шумовой компонентой на выходе фазового детектора, осуществляющего операцию перемножения подаваемых на его входы колебаний и низкочастотную фильтрацию результатов перемножения, является составляющая, представляющая произведение напряжения сигнала в суммарном канале на напряжение шумов в разностном канале (вблизи равносигнального направления). Однако, в случае ФМ сигналов с большой базой отношение сигнал/шум до сжатия ρ0 обычно мало, то есть ρ0≫ 1 и тогда главной шумовой компонентой на выходе упомянутого выше фазового детектора (ФД) является составляющая, представляющая произведение напряжения шумов в суммарном канале на напряжение шумов в разностном канале. Именно это обстоятельство и является причиной сравнительно низкой точности измерения и помехозащищенности способа-прототипа.On the other hand, the formation of an angular mismatch signal by using a phase detector connected between the outputs of the IF amplifier of the sum and difference channels and multiplying the FM signals of the sum and difference channels before compression, followed by low-pass filtering, leads to a relatively low accuracy of angle measurement and insufficient noise immunity with respect to noise interference. The fact is that for large signal-to-noise ratios (ρ ≪ 1), the main noise component at the output of the phase detector performing the operation of multiplying the oscillations supplied to its inputs and low-pass filtering the results of multiplication is a component representing the product of the signal voltage in the total channel by noise voltage in the difference channel (near the equal-signal direction). However, in the case of FM signals with a large base, the signal-to-noise ratio to compression ρ 0 is usually small, i.e., ρ 0 ≫ 1, and then the main noise component at the output of the above-mentioned phase detector (PD) is the component representing the product of noise voltage in the total channel noise voltage in the difference channel. It is this circumstance that is the reason for the relatively low accuracy of measurement and noise immunity of the prototype method.
Проиллюстрируем сказанное следующим расчетом. Выражения (2) и (3) для дисперсии процесса σ
где
σ
UC - амплитуда сигналов в суммарном приемном канале на входе ФД;
gΔ - усиление антенны разностного канала, нормированное к усилению антенны суммарного канала (по полю);
k - коэффициент пропорциональности.We illustrate what has been said by the following calculation. Expressions (2) and (3) for the variance of the
Where
σ
U C - the amplitude of the signals in the total receiving channel at the input of the PD;
g Δ is the gain of the antenna of the difference channel, normalized to the gain of the antenna of the total channel (in the field);
k is the coefficient of proportionality.
Точность единичного измерения углового рассогласования определяется соотношением
где
- крутизна пеленгационной характеристики [4, с. 130].The accuracy of a single measurement of angular mismatch is determined by the ratio
Where
- the steepness of the direction-finding characteristic [4, p. 130].
Для простых импульсных сигналов N = 1, , тогда из (2) - (4) получим
а для ФМ сигналов при N >> 1, наоборот ρ0 << 1, тогда,
При одинаковой энергии принимаемых сигналов ρ = Nρ0 так что, как видно из (6), для ФМ сигналов в способе-прототипе дисперсия измерения получается сравнительно большой, а точность, следовательно, сравнительно невысокой.For simple pulse signals, N = 1, , then from (2) - (4) we obtain
and for FM signals at N >> 1, on the contrary, ρ 0 << 1, then
For the same energy of the received signals ρ = Nρ 0 so that, as can be seen from (6), for the FM signals in the prototype method, the dispersion of the measurement is relatively large, and the accuracy, therefore, is relatively low.
Кроме того, при воздействии шумовой помехи отношения сигнал/шум ρ и ρ0 уменьшаются, при этом σ
Технической задачей изобретения является повышение помехозащищенности сопровождения по отношению к пассивным и активным шумовым помехам при одновременном повышении точности сопровождения в РЛС, использующих сложные, в частности, ФМ сигналы и установленных на подвижных носителях. An object of the invention is to increase the noise immunity of tracking in relation to passive and active noise interference while increasing the accuracy of tracking in radars using complex, in particular, FM signals and mounted on mobile carriers.
Для достижения технического результата предлагается после выделения сигнала от истинной цели на фоне мешающих отражений от пассивных помех путем узкополосной доплеровской фильтрации, организовать затем сопровождение цели по доплеровской частоте, т. е. по радиальной скорости цели относительно РЛС, обеспечив тем самым адаптивную фильтрацию эхо-сигналов в процессе сопровождения, и отфильтрованные таким путем сигналы от истинной цели использовать затем для сопровождения по дальности и по угловым координатам, причем при сопровождении по угловым координатам образовать сигнал углового рассогласования после согласованной фильтрации видеоимпульсов и узкополосной допплеровской фильтрации в суммарном и разностном каналах путем попарного перемножения одноименных квадратурных составляющих сигналов с суммированием этих произведений. To achieve a technical result, it is proposed, after isolating the signal from the true target against the background of interfering reflections from passive interference by narrow-band Doppler filtering, to organize tracking of the target by Doppler frequency, i.e., by the radial velocity of the target relative to the radar, thereby providing adaptive echo filtering in the process of tracking, and the signals filtered from the true target in this way should then be used for tracking by range and angular coordinates, and when tracking along to the angular coordinates to form an angular mismatch signal after coordinated filtering of video pulses and narrow-band Doppler filtering in the total and difference channels by pairwise multiplication of the same quadrature components of the signals with the summation of these products.
Сущность изобретения заключается в том, что в способе сопровождения цели моноимпульсной РЛС, включающем излучение импульсных когерентных сигналов в заданном направлении, прием высокочастотных сигналов в заданном интервале дальностей, суммарно-разностное преобразование принимаемых сигналов, супергетеродинное преобразование их на промежуточную частоту, усиление суммарного и разностного сигналов на промежуточной частоте, после усиления суммарного и разностного сигналов на промежуточной частоте преобразуют спектр сигналов в область видеочастот посредством фазового детектирования при помощи опорных колебаний с формированием квадратурных составляющих каждого сигнала, осуществляют согласованную фильтрацию видеоимпульсов квадратурных составляющих сигналов, для каждого элемента дальности в заданном интервале осуществляют многоканальную доплеровскую фильтрацию комплексной огибающей импульсной последовательности суммарного сигнала в диапазоне частот Доплера - , с полосой ΔF и числом каналов , где FП - частота повторения зондирующих импульсов, ΔF - ширина спектра межпериодных флюктуаций сигналов от истинных целей, сравнивают мощности спектральных составляющих с пороговым уровнем обнаружения, определяют ширину спектра с наиболее мощной спектральной составляющей по заданному уровню из числа составляющих, превысивших порог обнаружения, сравнивают полученное значение ширины спектра с заданным пороговым значением, при превышении его принимают решение о наличии сигнала от ложной цели и переходят к следующему элементу дальности, а при отсутствии превышения полученным значением ширины спектра заданного порогового значения принимают решение о наличии сигнала от истинной цели в соответствующем элементе дальности, определяют значение доплеровской частоты, соответствующее максимуму спектра, изменяют частоту опорных колебаний на величину измеренного значения доплеровской частоты, определяют сигнал рассогласования по частоте, замыкают контур сопровождения по частоте и подстраивают этим сигналом частоту опорных колебаний, осуществляют узкополосную фильтрацию с полосой ΔF комплексной огибающей импульсных последовательностей сигналов в суммарном и разностном каналах на нулевой доплеровской частоте, выделяют амплитудную огибающую сигналов в суммарном канале, выделяют сигнал ошибки по дальности в суммарном канале, замыкают контур сопровождения по дальности и подстраивают этим сигналом положение строба дальности, выделяют сигнал углового рассогласования путем попарного перемножения результатов фильтрации одноименных квадратурных составляющих сигналов в суммарном и разностном каналах и суммирования этих произведений, замыкают контур сопровождения по углу стробом дальности и подстраивают сигналом углового рассогласования положение антенны.The essence of the invention lies in the fact that in the method of tracking the target of a monopulse radar, which includes emitting pulsed coherent signals in a given direction, receiving high-frequency signals in a given range of ranges, sum-difference conversion of received signals, super-heterodyne conversion of them to an intermediate frequency, amplification of the total and difference signals at an intermediate frequency, after amplification of the sum and difference signals at an intermediate frequency, the spectrum of signals is converted into a region video frequencies by means of phase detection using reference oscillations with the formation of quadrature components of each signal, they carry out a coordinated filtering of video pulses of the quadrature components of signals, for each range element in a given interval, multi-channel Doppler filtering of the complex envelope of the pulse sequence of the total signal in the Doppler frequency range is carried out - , with ΔF band and number of channels where F P is the pulse repetition rate of the probe pulses, ΔF is the spectrum width of the inter-period fluctuations of the signals from the true targets, the powers of the spectral components are compared with the detection threshold level, the spectrum width with the most powerful spectral component is determined from a given level from the number of components that exceeded the detection threshold, compare the obtained value of the width of the spectrum with a given threshold value, when it is exceeded, they decide on the presence of a signal from a false target and proceed to the next element of range and if there is no excess of the specified threshold value by the obtained spectral width, a decision is made about the presence of a signal from the true target in the corresponding range element, the Doppler frequency corresponding to the maximum of the spectrum is determined, the frequency of the reference oscillations is changed by the value of the measured Doppler frequency, the frequency error signal is determined close the frequency tracking loop and adjust the frequency of the reference oscillations with this signal, perform narrow-band filtering with the ΔF band of the complex envelope of the pulse sequences of signals in the total and difference channels at zero Doppler frequency, the amplitude envelope of the signals in the total channel is extracted, the error signal in range in the total channel is isolated, the range tracking loop is closed and the position of the range gate is adjusted with this signal, the signal is isolated angular mismatch by pairwise multiplication of the filtering results of the same quadrature components of the signals in the total and difference channels and mmirovany these works, close the tracking contour along the corner with a range gate and adjust the position of the antenna with the signal of the angular mismatch.
Согласно предлагаемому способу принимаемые сигналы как в суммарном, так и в разностном приемных каналах после усиления на промежуточной частоте преобразуют на видеочастоту посредством фазового детектирования при помощи опорных колебаний, генерируемых возбудителем передатчика, с формированием двух квадратурных составляющих для каждого сигнала, затем производят согласованную фильтрацию (СФ) квадратурных составляющих импульсных сигналов на видеочастоте, которая в случае сложных, в частности, ФМ сигналов приводит к сжатию по времени, в результате чего на выходах квадратурных каналов отношение сигнал/шум по мощности повышается в N раз, при этом получаются сжатые сигналы
UΣcosφ,UΣsinφ,UΔcosφ,UΔsinφ,
где
φ - начальная фаза принимаемых сигналов относительно опорных колебаний,
UΣ,UΔ - амплитуда сигналов после СФ в суммарном и разностном приемных каналах соответственно, причем величина UΔ может быть как положительной, так и отрицательной (в зависимости от положения направления на цель относительно равносигнального направления).According to the proposed method, the received signals in both the sum and difference receive channels after amplification at an intermediate frequency are converted to a video frequency by phase detection using reference oscillations generated by the transmitter exciter, with the formation of two quadrature components for each signal, then matched filtering (SF ) the quadrature components of the pulsed signals at the video frequency, which in the case of complex, in particular, FM signals, leads to time compression, in As a result, at the outputs of the quadrature channels, the signal-to-noise ratio in power increases N times, and compressed signals are obtained
U Σ cosφ, U Σ sinφ, U Δ cosφ, U Δ sinφ,
Where
φ is the initial phase of the received signals relative to the reference oscillations,
U Σ , U Δ is the amplitude of the signals after the SF in the total and difference receiving channels, respectively, and the value of U Δ can be either positive or negative (depending on the position of the direction to the target relative to the equal-signal direction).
Следующей операцией является многоканальная доплеровская фильтрация огибающей суммарного сигнала в диапазоне частот Доплера FД
где
FП - частота повторения зондирующих импульсов РЛС, - с полосой ΔF, определяемой шириной спектра межпериодных флюктуаций истинной цели, то есть НК и числом частотных каналов .The next operation is multi-channel Doppler filtering of the envelope of the total signal in the frequency range of the Doppler F D
Where
F P - the repetition frequency of the probe pulses of the radar, - with a band ΔF, determined by the width of the spectrum of inter-period fluctuations of the true target, that is, NK and the number of frequency channels .
Она производится для каждого из элементов ni = (i = 1, 2,... nR) разрешения по дальности (в частности, поочередно) в зоне возможного положения цели, определяемой точностью целеуказания - до нахождения цели. Эта фильтрация оказывается возможной и эффективной ввиду того, что спектр комплексной огибающей эхо-сигналов от НК является сравнительно узким, так как межпериодные флюктуации сигналов являются медленными (интервал корреляции τ0 = 0,1 с в диапазоне длин волн λ = 3,2 см [5]), а доплеровским расширением спектра при наблюдении НК впередсмотрящей антенной можно пренебречь, так как угловые размеры НК на дальностях R ≥ 10 км существенно меньше ширины ДНА РЛС. Например, при поперечном размере НК δX ≤ 30 м и дальности R = 10 км его угловой размер
соответствующее доплеровское расширение спектра
при скорости ЛА-носителя РЛС - V = 700 м/с и λ = 3,2 см составляет
что существенно меньше ширины спектра межпериодных флюктуаций . В то же время спектр эхо-сигналов от участка береговой черты, попавшей в импульсный объем, даже при отсутствии собственных флюктуаций составляет (фиг. 12)
Например, при φ0,5 = 0,15, R = 10 км, X = 300 м, V = 700 м/с, λ = 3,2 см, •100•0,022 = 480 Гц.It is produced for each of the elements n i = (i = 1, 2, ... n R ) of range resolution (in particular, alternately) in the zone of the possible position of the target, determined by the accuracy of target designation - until the target is found. This filtering is possible and effective due to the fact that the spectrum of the complex envelope of the echo signals from the NC is relatively narrow, since the inter-period fluctuations of the signals are slow (the correlation interval is τ 0 = 0.1 s in the wavelength range λ = 3.2 cm [ 5]), and the Doppler spread of the spectrum when observing the NK with a forward-looking antenna can be neglected, since the angular dimensions of the NK at distances R ≥ 10 km are significantly less than the width of the bottom of the radar. For example, with the transverse size of the LC δX ≤ 30 m and the range R = 10 km, its angular size
corresponding Doppler spreading
when the speed of the LA carrier of the radar - V = 700 m / s and λ = 3.2 cm is
which is significantly less than the width of the spectrum of interperiod fluctuations . At the same time, the spectrum of echo signals from the coastline plot that fell into the pulse volume, even in the absence of intrinsic fluctuations, is (Fig. 12)
For example, with φ 0.5 = 0.15, R = 10 km, X = 300 m, V = 700 m / s, λ = 3.2 cm, • 100 • 0.022 = 480 Hz.
Таким образом, спектр отражений от берега гораздо шире (более, чем на порядок) спектра сигналов от НК, что и определяет возможность частотной фильтрации эхо-сигналов от НК на фоне эхо-сигналов от берега даже при отсутствии пространственного разрешения между ними. Кроме того, следует иметь в виду, что во многих случаях - в частности, когда НК неподвижен относительно берега или движется навстречу РЛС - при расположении, представленном на фиг. 12, возможно полное частотное разделение сигналов от НК и от берега, если при этом выполняется условие (при неподвижном НК)
Это имеет место в рассматриваемом примере, когда V = 700 м/с, R = 10 км и X = 300 м, и левая часть неравенства составляет 20 Гц.Thus, the spectrum of reflections from the coast is much wider (more than an order of magnitude) of the spectrum of signals from the NK, which determines the possibility of frequency filtering of echo signals from the NK against the background of echo signals from the shore even in the absence of spatial resolution between them. In addition, it should be borne in mind that in many cases - in particular, when the NK is stationary relative to the coast or moves towards the radar - at the location shown in FIG. 12, a complete frequency separation of signals from the NK and from the coast is possible, if the condition is fulfilled (when the NK is stationary)
This takes place in the considered example, when V = 700 m / s, R = 10 km and X = 300 m, and the left side of the inequality is 20 Hz.
После проведения многоканальной доплеровской фильтрации (многоканальность необходима, так как скорость НК относительно РЛС заранее не известна) предлагается определить по заданному уровню ширину спектра с наиболее мощной спектральной составляющей - из числа составляющих, превысивших порог обнаружения, определяемый допустимой вероятностью ложного обнаружения за счет шумов - и сравнить ее с заранее выбранным пороговым значением, при превышении которого принимается решение о наличии ложной цели и о переходе к анализу следующего элемента дальности, а при отсутствии превышения, т. е. при наличии мощной узкополосной спектральной составляющей - о наличии сигнала от НК. В этом последнем случае предлагается найти значение доплеровской частоты F* соответствующее максимуму спектра, (то есть соответствующее радиальной скорости НК относительно РЛС), а затем изменив на эту величину частоту опорных колебаний, определять, далее, сигнал рассогласования по частоте между значением этой поправки и измеренным текущим значением F* и, замыкая контур сопровождения по частоте, использовать этот сигнал для ее подстройки. В процессе сопровождения по частоте частота F* = 0 (с точностью порядка ΔF), поэтому дальше предлагается производить фильтрацию комплексной огибающей последовательностей импульсных сигналов в суммарном и разностном приемных каналах на нулевой доплеровской частоте и после этой фильтрации, образуя сигнал рассогласования в суммарном канале известным образом, например, методом двух полустробов (например, [2], с. 53, рис. 41), замкнуть контур сопровождения по дальности, подстраивая, как обычно, сигналом рассогласования положение строба дальности. Далее, предлагается образовать сигнал углового рассогласования не путем перемножения сигналов на промежуточной частоте - как в прототипе, а путем попарного перемножения сигналов в суммарном и разностном каналах после согласованной фильтрации и узкополосной фильтрации на нулевой доплеровской частоте с последующим суммированием результатов перемножения, а затем замкнуть контур сопровождения по углу, подстраивая сигналом рассогласования положение антенны, причем контур углового сопровождения стробируется как обычно, стробом дальности.After conducting multi-channel Doppler filtering (multi-channel is necessary, since the speed of the ND relative to the radar is not known in advance), it is proposed to determine the spectral width with the most powerful spectral component from a given level from the number of components that exceed the detection threshold determined by the allowable probability of false detection due to noise - and compare it with a pre-selected threshold value, upon exceeding which a decision is made on the presence of a false target and on the transition to the analysis of the next element range and, in the absence of excess, ie, in the presence of a powerful narrowband spectral component -.. the presence of the signal from NC. In this latter case, it is proposed to find the value of the Doppler frequency F * corresponding to the maximum of the spectrum (that is, the corresponding radial velocity of the NC relative to the radar), and then changing the frequency of the reference oscillations by this value, determine, further, the frequency error signal between the value of this correction and the measured the current value of F * and, closing the frequency tracking loop, use this signal to fine-tune it. In the process of frequency tracking, the frequency is F * = 0 (with an accuracy of the order of ΔF), therefore, it is further proposed to filter the complex envelope of the sequences of pulse signals in the total and difference receiving channels at zero Doppler frequency and after this filtering, forming an error signal in the total channel in a known manner , for example, using the method of two half-gates (for example, [2], p. 53, Fig. 41), to close the range tracking loop, adjusting, as usual, the position of the range gate, as usual, with a mismatch signal. Further, it is proposed to generate an angular mismatch signal not by multiplying the signals at an intermediate frequency, as in the prototype, but by pairwise multiplying the signals in the total and difference channels after matched filtering and narrow-band filtering at zero Doppler frequency, followed by summing the multiplication results, and then close the tracking circuit along the angle, adjusting the mismatch signal the position of the antenna, and the contour of the angular tracking is gated as usual, and.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами РЛС, реализующей данный способ:
фиг. 1 - структурная схема РЛС;
фиг. 2 - структурная схема возбудителя (В) передатчика;
фиг. 3 - структурная схема блока смещения частоты (БСЧ);
фиг. 4 - структурная схема преобразователя "код-частота" (ПКЧ);
фиг. 5 - структурная схема двойного балансного модулятора (ДБМ);
фиг. 6 - структурная схема блока доплеровских фильтров (БДФ);
фиг. 7 - структурная схема частотного дискриминатора (ЧД);
фиг. 8 - структурная схема доплеровского фильтра (ДФr), настроенного на частоты ±rΔF;
фиг. 9 - структурная схема доплеровского фильтра (ДФ0), настроенного на нулевую частоту;
фиг. 10 - структурная схема дальномера (Д);
фиг. 11 - схема программы блока анализа и решений (БАР);
фиг. 12 - схема расположения в горизонтальной плоскости РЛС и объектов наблюдения.The invention is illustrated by a further description and drawings of the radar that implements this method:
FIG. 1 - structural diagram of the radar;
FIG. 2 is a structural diagram of the pathogen (B) of the transmitter;
FIG. 3 is a block diagram of a frequency bias unit;
FIG. 4 is a block diagram of a code-frequency converter (PCC);
FIG. 5 is a block diagram of a double balanced modulator (DBM);
FIG. 6 is a structural diagram of a block of Doppler filters (BDF);
FIG. 7 is a structural diagram of a frequency discriminator (BH);
FIG. 8 is a structural diagram of a Doppler filter (DF r ) tuned to frequencies ± rΔF;
FIG. 9 is a structural diagram of a Doppler filter (DF 0 ) tuned to a zero frequency;
FIG. 10 is a structural diagram of a range finder (D);
FIG. 11 is a program diagram of an analysis and decision unit (BAR);
FIG. 12 is a horizontal arrangement of the radar and observation objects.
На фиг. 1 представлена структурная схема РЛС, где приняты следующие обозначения:
1 - возбудитель (В);
2 - усилитель мощности (УМ);
3 - антенный переключатель (АП);
4 - суммарно-разностный преобразователь (СРП);
5 - антенна (А);
6 - импульсный модулятор (ИМ);
7 - синхронизатор (С);
8 - блок смещения частоты (БСЧ);
9 - усилитель высокой частоты суммарного канала (УВЧΣ);
10 - усилитель высокой частоты разностного канала (УВЧΔ);
11 - смеситель суммарного канала (CмΣ);
12 - смеситель разностного канала (CмΔ);
13 - усилитель промежуточной частоты суммарного канала (УПЧΣ);
14 - усилитель промежуточной частоты разностного канала (УПЧΔ);
15 - 18 - фазовые детекторы (ФД);
19 - фазовращатель (ФВ);
20, 21 - согласованные фильтры (СФ);
22 - первый блок ключей (БК1);
23 - блок доплеровских фильтров (БДФ);
24 - блок анализа и решений (БАР);
25 - преобразователь "код-временной интервал" (ПКВИ);
26 - первый сумматор ("+1");
27 - второй блок ключей (БК2);
28 - частотный дискриминатор (ЧД);
29 - доплеровский фильтр нулевой частоты суммарного канала (ДФoΣ);
30 - доплеровский фильтр нулевой частоты разностного канала (ДФoΔ);
31, 32 - перемножители;
33 - блок объединения квадратур (БОК);
34 - второй сумматор ("+2");
35 - дальномер (Д);
36 - ключ (Кл);
37 - интегратор (∫);
38 - привод антенны (ПрА).In FIG. 1 presents a structural diagram of the radar, where the following notation:
1 - pathogen (B);
2 - power amplifier (PA);
3 - antenna switch (AP);
4 - total difference converter (PSA);
5 - antenna (A);
6 - pulse modulator (IM);
7 - synchronizer (C);
8 - frequency offset unit (BSC);
9 - high frequency amplifier of the total channel (UHF Σ );
10 - amplifier high frequency difference channel (UHF Δ );
11 - mixer total channel (cm Σ );
12 - differential channel mixer (Cm Δ );
13 - amplifier of the intermediate frequency of the total channel (IFA Σ );
14 - amplifier intermediate frequency differential channel (IFA Δ );
15 - 18 - phase detectors (PD);
19 - phase shifter (PV);
20, 21 - matched filters (SF);
22 - the first block of keys (BK 1 );
23 - block Doppler filters (BDF);
24 - block analysis and decisions (BAR);
25 - Converter "code-time interval"(PCVI);
26 - the first adder ("+1");
27 - the second block of keys (BC 2 );
28 - frequency discriminator (BH);
29 - Doppler filter of zero frequency of the total channel (DF oΣ );
30 - Doppler filter of zero frequency differential channel (DF oΔ );
31, 32 - multipliers;
33 - block combining quadratures (BOK);
34 - second adder ("+2");
35 - range finder (D);
36 - key (C);
37 - integrator (∫);
38 - antenna drive (PrA).
На схеме по фиг. 1 последовательно соединены возбудитель 1, усилитель 2 мощности, антенный переключатель 3, суммарно-разностный преобразователь 4 и антенна 5, последовательно соединены усилитель 9 высокой частоты суммарного канала, вход которого подключен к третьему плечу антенного переключателя 3, смеситель 11 суммарного канала и усилитель 13 промежуточной частоты суммарного канала, последовательно соединены усилитель 10 высокой частоты разностного канала, вход которого подключен к выходу разностного сигнала суммарно-разностного преобразователя 4, смеситель 12 разностного канала, гетеродинный вход которого объединен с гетеродинным входом смесителя 11 суммарного канала и подключен ко 2-му выходу возбудителя 1, и усилитель 14 промежуточной частоты разностного канала, последовательно соединены по двум линиям согласованный фильтр 20 суммарного канала, первый блок 22 ключей и блок 23 доплеровских фильтров, последовательно соединены по двум линиям согласованный фильтр 21 разностного канала и доплеровский фильтр 30 нулевой частоты разностного канала, выходы которого через соответствующие перемножители 31, 32 соединены с соответствующими входами двухвходового сумматора 34, последовательно соединены по двум линиям второй двухканальный блок 27 ключей и частотный дискриминатор 28, последовательно соединены по двум линиям доплеровский фильтр 29 нулевой частоты суммарного канала и блок 33 объединения квадратур. Входы согласованных фильтров 20 и 21 суммарного и разностных каналов соединены с выходами соответствующих усилителей 13 и 14 промежуточной частоты через квадратурные фазовые детекторы 15 - 18. Входы опорной частоты фазовых детекторов 15, 17 и 16, 18 одноименных квадратур попарно объединены между собой и подключены к выходу блока 8 смещения частоты, первая пара - непосредственно, а вторая пара - через фазовращатель 19. Одноименные сигнальные входы первого и второго блоков 22, 27 ключей и доплеровского фильтра 29 нулевой частоты суммарного канала объединены между собой, а первый и второй выходы доплеровского фильтра 29 соединены также со вторыми входами перемножителей 31, 32, соответственно. In the diagram of FIG. 1, a pathogen 1, a power amplifier 2, an antenna switch 3, a sum-difference converter 4, and an antenna 5 are connected in series, a high-frequency amplifier 9 of the total channel, the input of which is connected to the third arm of the antenna switch 3, a mixer 11 of the total channel, and an intermediate amplifier 13 are connected in series frequency of the total channel, a high-frequency amplifier 10 of the differential channel, the input of which is connected to the output of the difference signal of the total-differential converter 4, is connected in series, mixes only 12 differential channels, the heterodyne input of which is combined with the heterodyne input of the mixer 11 of the total channel and connected to the 2nd output of the pathogen 1, and the amplifier 14 of the intermediate frequency of the differential channel are connected in series via two lines to the matched filter 20 of the total channel, the first block of 22 keys and a block of 23 Doppler filters, a matched filter of the difference channel 21 and a Doppler filter 30 of the zero frequency of the difference channel, the outputs of which through the corresponding multiplies Fir-trees 31, 32 are connected to the corresponding inputs of the two-input adder 34, the second two-channel block of keys 27 and the frequency discriminator 28 are connected in series via two lines, the Doppler filter 29 of the zero frequency of the total channel and the block of quadrature combining are connected in series through two lines. The inputs of the matched filters 20 and 21 of the total and difference channels are connected to the outputs of the corresponding amplifiers 13 and 14 of the intermediate frequency through quadrature phase detectors 15 - 18. The inputs of the reference frequency of the
Многоканальный выход блока 23 доплеровских фильтров соединен поканально с соответствующим многоканальным входом блока 24 анализа и решений, выход кода дальности, (1-й выход) которого подключен через преобразователь 25 "код-временной интервал" (ПКВИ) к управляющему входу первого блока 22 ключей, а выход 2 частоты Доплера F* соединен с первым входом первого двухвходового сумматора 26, второй вход которого подключен к выходу частотного дискриминатора 28. Третий выход (начальной дальности до цели R0 блока 24 и четвертый выход - команды на замыкание контура сопровождения по дальности - подсоединены к соответствующим второму и третьему входам дальномера 35, выход которого соединен с управляющими входами второго блока 27 ключей и ключа 36, сигнальный вход последнего подключен к выходу второго двухвходового сумматора 34, а выход - через интегратор 37 углового рассогласования и привод 38 антенны соединен с управляющим входом антенны 5.The multi-channel output of the
Первый вход блока 8 смещения частоты соединен с выходом опорной частоты возбудителя 1, второй вход блока 8 смещения частоты соединен с выходом первого двухвходового сумматора 26, третий вход - с информационным выходом измерителя собственной радиальной скорости носителя РЛС, а четвертый вход, объединенный с одноименным входом дальномера 35 и вторым входом (тактовых импульсов) преобразователя 25 "код-временной интервал", подключен к первому выходу (тактовых импульсов) синхронизатора 7, второй выход (синхроимпульсов частоты повторения) которого подключен ко входу импульсного модулятора 6 и к объединенным входам синхроимпульсов частоты повторения преобразователя 25 "код-временной интервал", дальномера 35, блока 23 доплеровских фильтров, частотного дискриминатора 28, а также доплеровских фильтров 29 и 30 нулевой частоты суммарного и разностного каналов. The first input of the frequency offset
На фиг. 2 представлена структурная схема возбудителя 1, где приняты следующие обозначения:
39 - задающий генератор (ЗГ);
40 - умножитель частоты (УМН);
41 - смеситель (СМ);
42 - генератор опорной частоты (ГОЧ);
43 - 45 - усилители (Ус).In FIG. 2 presents a structural diagram of the
39 - master oscillator (ZG);
40 - frequency multiplier (UMN);
41 - mixer (SM);
42 - reference frequency generator (GOCH);
43 - 45 - amplifiers (Us).
На схеме по фиг. 2 последовательно соединены задающий генератор 39, умножитель 40 частоты и усилитель 43, выход которого образует первый выход (колебаний частоты сигнала) возбудителя 1, выход умножителя 40 соединен также через смеситель 41 с усилителем 44, выход которого является вторым выходом (колебаний частоты гетеродина) возбудителя 1, вход смесителя 41 соединен с выходом генератора 42 опорной частоты и входом усилителя 45, выход которого является третьим выходом (колебаний опорной частоты) возбудителя 1. In the diagram of FIG. 2, a
На фиг. 3 представлена структурная схема блока 8 смещения частоты, где приняты следующие обозначения:
46 - первый преобразователь "код- частота" (ПКЧ1),
47 - второй преобразователь "код-частота" (ПКЧ2),
48 - первый двойной балансный модулятор (ДБМ1),
49 - второй двойной балансный модулятор (ДБМ2).In FIG. 3 is a structural diagram of a frequency offset
46 - the first Converter "code-frequency" (PCC 1 ),
47 - the second Converter "code-frequency" (PCC 2 ),
48 - the first double balanced modulator (DBM 1 ),
49 - the second double balanced modulator (DBM 2 ).
На схеме по фиг. 3 выход первого преобразователя 46 "код-частота" через первый двойной балансный модулятор 48 соединен со вторым входом второго двойного балансного модулятора 49, первый вход которого соединен с первым входом блока 8 смещения частоты - колебаний исходной частоты опорных колебаний - а выход - образует выход блока смещения частоты - корректированной частоты опорных колебаний, первый вход первого преобразователя 46 "код-частота" соединен со вторым входом блока 8 смещения частоты (код доплеровской частоты цели), третий вход которого (код доплеровской частоты носителя РЛС) соединен с первым входом второго преобразователя 47 "код-частота", вторые входы обоих преобразователей 46 и 47 "код- частота" объединены и соединены с четвертым входом (тактовых импульсов) блока 8 смещения частоты. In the diagram of FIG. 3, the output of the first code-
На фиг. 4 представлена структурная схема преобразователей 46 (47) "код-частота", где приняты следующие обозначения:
50 - дешифратор (Дш),
51 - управляемый делитель (ДУ),
52 - фильтр нижних частот (ФНЧ).In FIG. 4 is a structural diagram of code-frequency converters 46 (47), where the following notation is used:
50 - decoder (L),
51 - controlled divider (DU),
52 - low-pass filter (low-pass filter).
На схеме по фиг. 4 последовательно соединен дешифратор 50, управляемый делитель 51 и фильтр 52 нижних частот, причем вход дешифратора 50 образуют первый кодовый вход преобразователя 46 (47) "код-частота", второй вход управляемого делителя 51 образует второй вход (тактовых импульсов) преобразователя 46 (47) "код-частота", а выход фильтра 52 нижних частот - выход преобразователя 46 (47) "код-частота". In the diagram of FIG. 4, a
На фиг. 5 представлена структурная схема двойного балансного модулятора 48 (49), где приняты следующие обозначения:
53, 55 - фазовращатели на
54, 56 - перемножители ("X"),
57 - двухвходовый сумматор ("+").In FIG. 5 is a structural diagram of a dual balanced modulator 48 (49), where the following notation is adopted:
53, 55 - phase shifters on
54, 56 - multipliers ("X"),
57 - two-input adder ("+").
На схеме по фиг. 5 последовательно соединены фазовращатели 53 на 90o, перемножитель 54 и сумматор 57, вход фазовращателя 53 на 90o, объединенный с первым входом перемножителя 56, образует первый вход двойного балансного модулятора 48 (49), а второй его вход соединен со вторым входом перемножителя 54 и через фазовращатель 55 на 90o - со вторым входом перемножителя 56, выход которого подключен ко второму входу двухвходового сумматора 57, а выход последнего является выходом двойного балансного модулятора 48 (49).In the diagram of FIG. 5,
На фиг. 6 представлена структурная схема блока 23 доплеровских фильтров (БДФ), где приняты следующие обозначения:
58, 59 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП),
601 - 60m/2 - доплеровские фильтры частотных каналов
±ΔF,...±rΔF,...±m/2ΔF (ДФ1,...ДФr,...ДФm/2)
На схеме по фиг. 6 первый и второй входы блока 23 доплеровских фильтров соединены с одноименными входами доплеровских фильтров 60 через аналого-цифровые преобразователи 58 и 59 соответственно, третий вход блока 23 доплеровских фильтров - синхроимпульсов частоты повторения - соединен с одноименными входами доплеровских фильтров 60 непосредственно, выходы же доплеровских фильтров, упорядоченные в порядке возрастания номеров частотных каналов, образуют m-канальный выход блока 23 доплеровских фильтров.In FIG. 6 is a structural diagram of a block of 23 Doppler filters (BDF), where the following notation:
58, 59 - analog-to-digital converters (ADC),
60 1 - 60 m / 2 - Doppler filters of frequency channels
± ΔF, ... ± rΔF, ... ± m / 2ΔF (DF 1 , ... DF r , ... DF m / 2 )
In the diagram of FIG. 6, the first and second inputs of the
На фиг. 7 представлена структурная схема частотного дискриминатора 28 (ЧД), где приняты следующие обозначения:
61, 62 - аналого-цифровые преобразователи (АЦП),
63 - блок доплеровских фильтров частотных каналов ±ΔF,
64 - блок вычитания ("-").In FIG. 7 is a structural diagram of a frequency discriminator 28 (BH), where the following notation is adopted:
61, 62 - analog-to-digital converters (ADC),
63 is a block of Doppler filters of the frequency channels ± ΔF,
64 - subtraction block ("-").
На схеме фиг. 7 первый и второй входы блока доплеровских фильтров 63 соединены с одноименными входами частотного дискриминатора 28 через аналого-цифровые преобразователи 61 и 62 соответственно, а третий вход - непосредственно, выходы блока доплеровских фильтров 63 соединены с соответствующими входами блока 64 вычитания, выход которого образует выход частотного дискриминатора 28. In the diagram of FIG. 7, the first and second inputs of the
На фиг. 8 представлена структурная схема блока 60r доплеровских фильтров частотных каналов ±rΔF (r = 1, 2,..., m/2), где приняты следующие обозначения:
65, 66 - первый и второй блоки n-разрядных сдвиговых регистров соответственно, (БСР1, БСР2);
67, 70 - n-входовые сумматоры с косинусной весовой функцией (ВСcos),
68, 69 - n-входовые весовые сумматоры с синусной весовой функцией (ВСsin),
71, 74 - двухвходовые сумматоры ("+"),
72, 73 - блоки вычитания ("-"),
75, 76 - блоки объединения квадратур (БОК).In FIG. 8 is a structural diagram of a
65, 66 - the first and second blocks of n-bit shift registers, respectively, (BSR 1 , BSR 2 );
67, 70 - n-input adders with cosine weight function (BC cos ),
68, 69 - n-input weight combiners with sine weight function (BC sin ),
71, 74 - two-input adders ("+"),
72, 73 - subtraction blocks ("-"),
75, 76 - blocks combining quadratures (BOK).
На схеме по фиг. 8 первый и второй входы блока 60r - доплеровских фильтров соединены с информационными входами первого и второго блоков сдвиговых регистров 65 и 66 соответственно, входы тактовых импульсов последних объединены и подключены к третьему входу блока 60 доплеровских фильтров. Входы одноименных разрядов n-входовых весовых сумматоров 67 с косинусной весовой функцией и 68 с синусной весовой функцией попарно соединены между собой и подключены к выходам соответствующих разрядов блока 65 n-разрядных сдвиговых регистров, а входы одноименных разрядов n-входовых весовых сумматоров 69 с синусной весовой функцией и 70 с косинусной весовой функцией также попарно соединены между собой и подключены к выходам соответствующих разрядов второго блока 66 n-разрядных сдвиговых регистров, выход весового сумматора 67 подключен к объединенным между собой первым входам двухвходового сумматора 71 и блока 73 вычитания, выход весового сумматора 68 подключен к объединенным между собой первым входам блока 72 вычитания и двухвходового сумматора 74, выход весового сумматора 69 подключен ко вторым входам двухвходового сумматора 71 и блока 73 вычитания, а выход весового сумматора 70 подключен к объединенным между собой вторым входам блока 72 вычитания и двухвходового сумматора 74. Выходы двухвходового сумматора 71 и блока 72 вычитания соединены с первым и вторым входами блока 75 объединения квадратур соответственно, а выходы блока 73 вычитания и двухвходового сумматора 74 соединены с первым и вторым входами блока 76 объединения квадратур соответственно, выходы блоков 75 и 76 объединения квадратур являются первым и вторым выходами доплеровского фильтра 60r соответственно.In the diagram of FIG. 8, the first and second inputs of the r -
На фиг. 9 представлена структурная схема доплеровского фильтра 29(30) нулевой частоты (ДФ0Σ,Δ), где приняты следующие обозначения:
77, 78 - аналого-цифровые преобразователи,
79, 80 - первый и второй блоки n -разрядных сдвиговых регистров соответственно (БСР1, БСР2);
81, 82 - n-входовые сумматоры.In FIG. 9 is a structural diagram of a Doppler filter 29 (30) of zero frequency (DF 0Σ, Δ ), where the following notation:
77, 78 - analog-to-digital converters,
79, 80 - the first and second blocks of n-bit shift registers, respectively (BSR 1 , BSR 2 );
81, 82 - n-input adders.
На схеме по фиг. 9 первый и второй входы доплеровского фильтра 29(30) нулевой частоты соединены с информационными входами первого и второго блоков 79 и 80 сдвиговых регистров соответственно, входы тактовых импульсов БСР 79 и 80 объединены и подключены к третьему входу доплеровского фильтра 29(30). Выходы всех n разрядов первого и второго блоков 79 и 80 сдвиговых регистров соединены поразрядно с соответствующими входами n-входовых сумматоров 81, 82 соответственно, выходы n-входовых сумматоров 81, 82 соединены соответственно с выходами 1 и 2 доплеровского фильтра 29(30). In the diagram of FIG. 9, the first and second inputs of the zero frequency Doppler filter 29 (30) are connected to the information inputs of the first and second blocks of
На фиг. 10 представлена функциональная схема дальномера (Д) 35, где приняты следующие обозначения:
83 - временной дискриминатор (ВД),
84 - ключ (Кл),
85 - реверсивный счетчик (РС),
86 - преобразователь "код-временной интервал" (ПКВИ).In FIG. 10 presents a functional diagram of the range finder (D) 35, where the following notation is accepted:
83 - temporary discriminator (VD),
84 - key (C),
85 - reverse counter (PC),
86 - Converter "code-time interval" (PCVI).
На схеме по фиг. 10 последовательно соединены временной дискриминатор 83, ключ 84, реверсивный счетчик 85 и преобразователь 86 "код-временной интервал", выход которого является выходом дальномера 35 и вторым входом (строб-импульса) временного дискриминатора 83, вход последнего является первым (сигнальным) входом дальномера 35, второй вход (кода начальной дальности) дальномера 35 соединен со вторым входом (начальной установки) реверсивного счетчика 85. Третий вход (командный) дальномера соединен с управляющим входом ключа 84, а четвертый и пятый входы (тактовых импульсов и синхроимпульсов) - соответственно, со вторым и третьим входами преобразователя 86 "код-временной интервал". In the diagram of FIG. 10, a
Блок 24 анализа и решений (БАР) может быть выполнен в виде программируемого микропроцессора, схема программы которого представлена на фиг. 11. Она состоит из следующих блоков:
87 - блок присваиваивания начальных значений переменных, а именно: счетчик дальности i принимает значения номера начальной дальности i0, код выбранной дальности R - минимальное значение начала зоны R0 сохраняемое при выходе из программы в случае отсутствия реальных целей,
88 - блок проверки достижения номера конечной дальности iN (конец зоны). При невыполнении условия i ≤ iN, производится выход из программы,
89 - блок сравнения сигналов, пропорциональных мощностям спектральных составляющих Sri в диапазоне частот от - FП/2 до FП/2, с порогом обнаружения S0 для i-го элемента дальности, то есть проверка выполнения условия
Sri<S0
для
r = - m/2, ..., m/2 (m - четное).The analysis and decision unit 24 (BAR) can be made in the form of a programmable microprocessor, the program circuit of which is presented in FIG. 11. It consists of the following blocks:
87 - unit assigning the initial values of variables, namely: range counter i takes the values of the number of the initial range i 0 , the code of the selected range R is the minimum value of the beginning of the zone R 0 stored when exiting the program in the absence of real targets,
88 is a block for checking the achievement of the number of the final range i N (end of the zone). If the condition i ≤ i N is not met, the program exits,
89 is a block comparing signals proportional to the powers of the spectral components S ri in the frequency range from - F P / 2 to F P / 2 , with a detection threshold S 0 for the i-th range element, that is, checking the condition
S ri <S 0
for
r = - m / 2, ..., m / 2 (m is even).
При выполнении этого условия производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении - к блоку 90,
90 - блок нахождения максимального значения спектральной составляющей
затем переход к блоку 91,
91 - блок обнуления параметров циклов κ1,κ2,, затем переход к блоку 92,
92 - проверка условия выхода из цикла по κ1 при достижении максимального значения κ. При выполнении условия κ1≥κ производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении - к блоку 94. Этой проверкой исключается возможность зацикливания программы при неограниченном увеличении параметра цикла κ1,
94 - блок нахождения нижней граничной частоты спектра с максимальной спектральной составляющей путем определения минимального целого числа κ1, не удовлетворяющему условию
S(F*-κ1-1)≥aS(F*),
где
а < 1 - выбранный заранее относительный уровень отсчета ширины спектра (например, а = 0,5). При выполнении этого условия производится переход к блоку 95, при невыполнении - к блоку 96,
95 - блок увеличения значения параметра цикла κ1 на 1 с последующим переходом к проверке его значения в блоке 92,
96 - блок проверки условия выхода из цикла по κ2 при достижении им максимального значения κ. При выполнении условия κ2≥κ производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), при невыполнении - к блоку 97,
97 - блок нахождения верхней граничной частоты спектра с максимальной спектральной составляющей путем определения минимального целого числа κ2 не удовлетворяющего условию
S(F*+κ2+1)≥aS(F*),
При выполнении этого условия производится переход к блоку 98, при невыполнении - к блоку 99.When this condition is met, the transition to the next element of the range (block 93), if not fulfilled - to block 90,
90 - block finding the maximum value of the spectral component
then go to block 91,
91 - block zeroing parameters of the cycles κ 1 , κ 2 ,, then go to block 92,
92 - checking the conditions for exiting the cycle by κ 1 upon reaching the maximum value of κ. When the condition κ 1 ≥κ is fulfilled, the transition to the next range element is performed (block 93), if not fulfilled, to block 94. This check eliminates the possibility of the program looping with an unlimited increase in the cycle parameter κ 1 ,
94 - block finding the lower cutoff frequency of the spectrum with the maximum spectral component by determining the minimum integer κ 1 that does not satisfy the condition
S (F * -κ 1 -1) ≥aS (F * ),
Where
and <1 is the pre-selected relative level of the spectrum width reference (for example, a = 0.5). When this condition is met, a transition is made to block 95, if not fulfilled, to block 96,
95 - block increasing the value of the parameter of the cycle κ 1 by 1, followed by the transition to checking its value in
96 - block checking the conditions for exiting the cycle by κ 2 when it reaches the maximum value of κ. When the condition κ 2 ≥κ is fulfilled, the transition to the next element of the range is performed (block 93), if not fulfilled - to block 97,
97 is a block for finding the upper cutoff frequency of the spectrum with the maximum spectral component by determining the minimum integer κ 2 not satisfying the condition
S (F * + κ 2 +1) ≥ aS (F * ),
When this condition is met, a transition is made to block 98, if not fulfilled, to block 99.
98 - блок увеличения значения параметра цикла на 1 с последующим переходом к проверке его значения в блоке 96,
99 - блок сравнения ширины спектра с максимальной спектральной составляющей с пороговым значением "κ" путем проверки условия
κ1+κ2+1≥κ
Если это условие выполняется, производится переход к следующему элементу дальности (блок 93), в противном случае - переход к блоку 100,
100 - блок присваивания величины R = R* кода, выбранного для сопровождения элемента дальности i*, выдачи значения R* на дальномер 35 и выдачи значения частоты F* через двухвходовый сумматор на блок 8 смещения частоты. Начальное значение R0, оставшееся после присваивания в блоке 87 в случае отсутствия реальной цели, означает отсутствие цели для сопровождения либо вследствие ее необнаружения, либо вследствие классификации всех целей в заданном диапазоне дальностей как помех.98 - block increase the value of the parameter of the cycle by 1 with the subsequent transition to checking its value in
99 is a block comparing the width of the spectrum with the maximum spectral component with a threshold value of "κ" by checking the conditions
κ 1 + κ 2 + 1≥κ
If this condition is met, the transition to the next element of the range (block 93), otherwise, the transition to block 100,
100 is a unit for assigning a value R = R * to a code selected to accompany a range element i * , outputting an R * value to a
В соответствии со схемами фиг. 1 - 11 РЛС, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом. In accordance with the diagrams of FIG. 1 - 11 radar that implements the proposed method, works as follows.
Перед началом работы РЛС в режиме сопровождения антенна 5 устанавливается в направлении на цель и определяется размер и положение зоны просмотра по дальности. Это производится по данным целеуказания, полученным, например, от системы навигации или в результате работы той же РЛС в режиме обзора. Before starting the radar in tracking mode, the
Колебания СВЧ, генерируемые возбудителем 1 на частоте fc, проходят в усилитель 2 мощности, в котором они усиливаются, и под воздействием импульсного модулятора 6, управляемого синхроимпульсами от синхронизатора 7, следующими с частотой повторения FП, формируются зондирующие импульсы. Они проходят антенный переключатель 3, суммарно-разностный преобразователь 4 и излучаются антенной 5 в пространство.Microwave oscillations generated by the
Отраженные сигналы из антенны 5 проходят по суммарному каналу через суммарно-разностный преобразователь 4 и антенный переключатель 3 на усилитель 9 высокой частоты суммарного канала, где происходит усиление на частоте принимаемых сигналов, и попадают в смеситель 11 суммарного канала. Одновременно сигналы из антенны 5 проходят по разностному каналу (в схеме РЛС на фиг. 1 показан один разностный приемный канал, при необходимости второй разностный приемный канал реализуется аналогичным образом) через суммарно-разностный преобразователь 4 на усилитель 10 высокой частоты разностного канала, где происходит усиление по частоте принимаемых сигналов, и попадают в смеситель 12 разностного канала. В смесителях 11 и 12 происходит супергетеродинное преобразование принимаемых сигналов на промежуточную частоту, причем в качестве гетеродинных колебаний используются колебания СВЧ частоты fr, формируемые в возбудителе 1 и поступающие с выхода 2 возбудителя 1 на гетеродинные входы смесителей 11 и 12.The reflected signals from the
Возбудитель 1 (фиг. 2) работает следующим образом. Pathogen 1 (Fig. 2) works as follows.
Задающий генератор 39 генерирует непрерывные колебания стабильной частоты, из которых путем умножения в умножителе 40 и усиления в усилителе 43 образуются колебания с несущей частотой зондирующих сигналов fc, которые поступают на первый выход возбудителя. Генератор 42 опорной частоты генерирует стабильные колебания промежуточной частоты fПЧ, которые поступают на вход смесителя 41, на другой вход которого приходят колебания частоты сигнала. После смешения на выходе смесителя образуются колебания гетеродинной частоты fr (например, fr = fc + fПЧ), которые после усиления в усилителе 44 поступают на второй выход возбудителя 1. Наконец, колебания промежуточной частоты после усиления в усилителе 45 поступают на третий выход возбудителя 1.The
После супергетеродинного преобразования сигналов в смесителях 11 и 12 сигналы в суммарном и разностном каналах усиливаются по промежуточной частоте в усилителях 13 и 14 промежуточной частоты соответственно, а затем поступают на первые (сигнальные) входы соответствующих фазовых детекторов 15 и 16 - в суммарном канале, 17 и 18 - в разностном. After the superheterodyne conversion of the signals in the mixers 11 and 12, the signals in the total and difference channels are amplified by the intermediate frequency in the amplifiers 13 and 14 of the intermediate frequency, respectively, and then they are fed to the first (signal) inputs of the corresponding phase detectors 15 and 16 in the total channel, 17 and 18 - in the difference.
На вторые входы - входы опорной частоты фазовых детекторов - поступают опорные колебания с выхода блока 8 смещения частоты, причем на первые фазовые детекторы 15 и 17 в суммарном и разностном каналах - непосредственно, а на вторые фазовые детекторы - через фазовращатель 19 на 90o, так что как в суммарном, так и в разностном каналах образуются две квадратуры, что, как известно, позволяет устранить влияние неизвестной начальной фазы принимаемых сигналов.The second inputs - the inputs of the reference frequency of the phase detectors - receive reference oscillations from the output of the frequency offset
Блок 8 смещения частоты работает следующим образом (фиг. 3).
На первый вход блока 8 смещения частоты поступают колебания промежуточной частоты с третьего выхода возбудителя 1, на второй и третий входы блока 8 поступают коды допплеровской частоты FДЦ цели и доплеровской частоты FДО, соответствующей составляющей скорости носителя РЛС в направлении на цель (например, от навигационной системы носителя РЛС). Эти коды поступают на первые входы преобразователей 46 и 47 "код-частота", в которых они преобразуются в колебания соответствующих частот.The first input of the frequency offset
Преобразователи 46 и 47 "код-частота" работают следующим образом (фиг. 4).
На вторые входы преобразователей 46 (47) "код-частота" поступают тактовые импульсы стабильной частоты с первого выхода синхронизатора 7 через четвертый вход блока 8 смещения частоты. The second inputs of the code-frequency converters 46 (47) receive stable frequency clock pulses from the first output of the synchronizer 7 through the fourth input of the frequency offset
Эти импульсы приходят на информационный вход управляемого делителя 51 частоты, выполненного на основе счетчика, на управляющий вход которого через первый вход преобразователя 46 (47) и дешифратор 50 приходят управляющие сигналы, определяющие коэффициент деления частоты. Прямоугольные импульсы в форме меандра с требуемой частотой поступают с выхода усилителя 51 частоты на фильтр 52 нижних частот, выделяющий первую гармонику, синусоидальные колебания требуемой частоты поступают на выход преобразователя 46 (47) "код-частота", причем минимальное по абсолютной величине значение частоты соответствует единице младшего разряда кода. These pulses arrive at the information input of a controlled
Колебания частот FДЦ и FДО в блоке 8 поступают на входы двойного балансного модулятора 48, на выходе которого образуются колебания суммарной частоты FДЦ + FДО, поступающие на второй вход двойного балансного модулятора 49, на первый вход которого через вход 1 блока 8 поступают колебания промежуточной частоты fПЧ, на выходе двойного балансного модулятора 49 образуются колебания суммарной частоты fПЧ + FДЦ + FДО, которые проходят на выход блока 8 смещения частоты в качестве колебаний опорной частоты.The oscillations of the frequencies F DC and F DO in
Двойной балансный модулятор 48 (49) работает следующим образом (фиг. 5). Dual balanced modulator 48 (49) works as follows (Fig. 5).
Пусть на первый вход двойного балансного модулятора поступают колебания a1cos(2πf1t-φ1), а на второй вход - колебания a2cos(2πf2t-φ2), тогда на первый вход перемножителя 54 после задержки на 90o по фазе в фазовращателе 53 приходят колебания a1sin(2πf1t-φ1), а на второй вход колебания a2cos(2πf2t-φ2), после перемножения на первый вход сумматора 57 приходит произведение
κa1a2sin(2πf1t-φ1)cos(2πf2t-φ2)
κ - коэффициент пропорциональности.Let the oscillations a 1 cos (2πf 1 t-φ 1 ) and the oscillations a 2 cos (2πf 2 t-φ 2 ) come to the first input of the double balanced modulator, then the first input of the
κa 1 a 2 sin (2πf 1 t-φ 1 ) cos (2πf 2 t-φ 2 )
κ is the coefficient of proportionality.
На первый вход перемножителя 56 поступают колебания a1cos(2πf1t-φ1), а на второй вход перемножителя 56 после задержки на 90o по фазе в фазовращателе 55 приходят колебания a2sin(2πf2t-φ2).
После перемножения на второй вход сумматора 57 приходит произведение
κa1a2cos(2πf1t-φ1)sin(2πf2t-φ2).
В результате суммирования на выходе сумматора 57 образуются колебания
κa1a2sin[2π[f1+f2)t-φ1-φ2],
т.е. суммарной частоты f1 + f2.The first input of the
After multiplying the second input of the
κa 1 a 2 cos (2πf 1 t-φ 1 ) sin (2πf 2 t-φ 2 ).
As a result of the summation at the output of the
κa 1 a 2 sin [2π [f 1 + f 2 ) t-φ 1 -φ 2 ],
those. total frequency f 1 + f 2 .
После фазового детектирования видеосигналы квадратур суммарного и разностного каналов поступают на входы согласованных фильтров 20 и 21 соответственно, которые в случае простых импульсных зондирующих сигналов - прямоугольных радиоимпульсов с длительностью τИ - представляют собой пары одинаковых видеоусилителей с частотой среза, равной - Видеоимпульсы с квадратур согласованного фильтра 20 в суммарном канале поступают на блок 22 ключей, представляющий собой пару одинаковых ключевых каскадов, которые открываются лишь на время действия на их управляющие входы прямоугольных видеоимпульсов - стробов с длительностью (где c - скорость света), соответствующей разрешению по дальности ΔR. Эти импульсы приходят с выхода преобразователя 25 "код-временной интервал", на вход которого поступает код дальности с блока 24 анализа и решений, определяющий их задержку относительно синхроимпульсов, поступающих со второго выхода синхронизатора 7 на 3-ий вход преобразователя 25 "код-временной интервал". Пройдя блок 22 ключей, видеоимпульсы сигналов от целей поступают на блок 23 доплеровских фильтров.After phase detection, the video signals of the quadrature of the sum and difference channels are fed to the inputs of the matched filters 20 and 21, respectively, which in the case of simple pulse sounding signals - rectangular radio pulses with a duration of τ AND - are pairs of identical video amplifiers with a cutoff frequency equal to - Video pulses from the quadrature of the matched filter 20 in the total channel are sent to the key block 22, which is a pair of identical key stages that open only for the duration of the action on their control inputs of rectangular video pulses - strobes with a duration of (where c is the speed of light) corresponding to the range resolution ΔR. These pulses come from the output of the transducer 25 "code-time interval", the input of which receives a range code from
Блок 23 доплеровских фильтров, который может быть выполнен в виде совокупности m/2 двухканальных цифровых фильтров (фиг. 6), работает следующим образом.
Биполярные видеоимпульсы сигналов квадратурных каналов через первый и второй входы проходят на аналого-цифровые преобразователи 58 и 59, где превращаются в многоразрядные числа, представляющие собой квантованные сигналы, которые поступают на m/2 параллельно включенных двухканальных фильтров 60r. На третий вход блока 23 доплеровских фильтров поступают синхроимпульсы с частотой повторения FП от синхронизатора 7. Двухканальный доплеровский фильтр 60r работает следующим образом (фиг. 8).The bipolar video pulses of the signals of the quadrature channels pass through the first and second inputs to analog-to-
Квантованные сигналы в квадратурных каналах X
где
После объединения квадратурных составляющих на выходах блоков 75, 76 образуются соответственно сигналы
которые проходят на выходы +rΔF,-rΔF блока 60r соответственно.Quantized Signals in Quadrature Channels X
Where
After combining the quadrature components at the outputs of
which go to the outputs + rΔF, -rΔF of the
Приведенные преобразования представляют собой, по существу, алгоритмы многоканальной оптимальной фильтрации процесса Xl= X
Сигналы с выходов двухканальных доплеровских фильтров 60r попадают на выход блока 23 доплеровских фильтров, где упорядочиваются в порядке возрастания частоты настройки, а затем - на вход блока 24 анализа и решений. Работа блока 24 анализа и решений состоит в выполнении программы, которая была описана выше, и схема которой представлена на фиг. 11.The signals from the outputs of the two-channel Doppler filters 60 r go to the output of the
Блок 24 анализа и решений производит анализ сигналов от элементов дальности, начиная с дальности R0 начала зоны, которой соответствует номер i0. Если на этой дальности ни в одном из m частотных каналов нет сигналов, превысивших порог обнаружения, или если они есть, но ширина спектра их превосходит заранее установленное значение, выдается решение с первого выхода блока 24 анализа и решений о переходе к анализу следующего элемента дальности - с номером i0 + 1, соответствующий код поступает на преобразователь 25 "код-временной интервал", на входы которого поступают синхроимпульсы с частотой повторения FП - с выхода 2 синхронизатора 7 - и импульсы с тактовой частотой fT= 1/τИ, осуществляющие счет дальности от момента синхроимпульса. В результате на выходе преобразователя 25 "код-временной интервал" появляется строб-импульс, задержанный относительно прежнего положения на величину τИ, соответствующую элементу разрешения, этот строб-импульс попадает на управляющий вход блока 22 ключей и начинается анализ следующего элемента дальности, и так до тех пор, пока в некотором элементе дальности с номером i* не будет обнаружен сигнал с шириной спектра, меньшей порогового значения κΔF. В этом случае блок 24 анализа и решений измеряет частоту F*, соответствующую максимуму доплеровского спектра сигнала от цели, и передает код этой частоты через второй выход и первый двухвходовый сумматор 26 на второй вход блока 8 смещения частоты, благодаря чему изменяется на величину F* частота опорных колебаний, поступающих с выхода блока 8 смещения частоты на фазовые детекторы 15 - 18, так что результирующая частота Доплера сигналов от цели становится близкой к нулевой. Одновременно по сигналам, следующим с блока 24 анализа и решений открывается дальномер 35 (по входу 3) и на его вход 2 поступает значение начальной дальности цели R*.The analysis and
После этого через доплеровские фильтры 29 и 30 нулевой частоты в суммарном и разностном каналах соответственно, начинают проходить сигналы от цели. After that, through the Doppler filters 29 and 30 of zero frequency in the total and difference channels, respectively, signals from the target begin to pass.
Доплеровский фильтр 29 (30) нулевой частоты работает следующим образом (фиг. 9). The Doppler filter 29 (30) of zero frequency operates as follows (Fig. 9).
Видеоимпульсы сигналов квадратурных каналов с выходов согласованных фильтров 20 и 21 - в суммарном и разностном приемных каналах соответственно - попадают через входы 1 и 2 на аналого-цифровые преобразователи 77 и 78 соответственно, осуществляющие квантование сигналов на несколько уровней. Квантованные сигналы с выходов аналого-цифровых преобразователей 77 и 78 X
которые соответственно, поступают на выходы 1 и 2 доплеровского фильтра 29 (30) нулевой частоты.The video pulses of the signals of the quadrature channels from the outputs of the matched filters 20 and 21 - in the total and difference receiving channels, respectively - get through
which, respectively, are supplied to the
Сигналы Y
не зависящий от неизвестной начальной фазы принимаемых сигналов. Блок 33 объединения квадратурных каналов, как и аналогичные блоки 75 и 76, может быть выполнен в виде двухадресного постоянного запоминающего устройства, содержащего значения функции , от двух аргументов.Signals Y
independent of the unknown initial phase of the received signals. Block 33 combining quadrature channels, like
После попадания сигнала от цели Y0 на вход 1 дальномера 35 начинается автоматическое сопровождение цели по дальности.After the signal from the target Y 0 to the
Дальномер 35 работает следующим образом (фиг. 10). The
Сигнал от цели через первый вход дальномера 35 попадает на первый вход временного дискриминатора 83, на его второй вход поступает импульс от преобразователя 86 "код-временной интервал" (работа преобразователя 86 происходит также, как и описанного выше преобразователя 25 "код-временной интервал"), на вход которого приходит код начальной дальности до цели - через второй вход дальномера 35. На выходе временного дискриминатора образуется двухполярный кодовый сигнал рассогласования по времени, проходя через ключ 84, открытый командой, пришедшей с третьего входа дальномера 35, этот сигнал попадает на счетный вход реверсивного счетчика 85, где складывается (с учетом знака) с кодом начальной дальности, новое значение кода дальности поступает на первый вход преобразователя 86 "код-временной интервал" и т.п. The signal from the target through the first input of the
Строб-импульс, положение которого относительно синхроимпульса соответствует дальности до цели, поступает через выход дальномера 35 на управляющие входы второго блока 27 ключей и ключа 36. Блок 27 ключей открывается на время прохождения импульсов сигнала от цели, пропуская их на частотный дискриминатор 28, образующий сигнал рассогласования по частоте Доплера. The strobe pulse, the position of which relative to the clock corresponds to the distance to the target, enters through the output of the
Частотный дискриминатор 28 работает следующим образом (фиг. 7).
Видеоимпульсы квадратурных составляющих сигнала от сопровождаемой цели через блок 27 ключей попадают с согласованного фильтра 20 суммарного канала на входы 1 и 2 частотного дискриминатора 28, далее они квантуются на несколько уровней в аналого-цифровых преобразователях 61 и 62 соответственно, квантованные сигналы поступают в двухканальный доплеровский фильтр 63, каналы которого настроены на частоты "ΔF" и "-ΔF", расположенные симметрично относительно нулевой частоты. Устройство и работа двухканального доплеровского фильтра 63 полностью совпадает с устройством и работой двухканального доплеровского фильтра 60r (фиг. 8) при, r = 1. Сигналы с выходов "ΔF" и "-ΔF" фильтра 63 попадают на входы блока 64 вычитания, где образуется двухполярный кодированный сигнал рассогласования доплеровской частоты принимаемого сигнала относительно нулевой частоты, этот сигнал рассогласования с выхода частотного дискриминатора 28 попадает на второй вход первого двухвходового сумматора 26, где складывается с кодом частоты F*, пришедшим ранее с блока 24 анализа и решений, результирующий код доплеровской частоты попадает на второй вход блока 8 смещения частоты и меняет частоту опорных колебаний, благодаря чему производится сопровождение сигналов от цели по доплеровской частоте, значение которой после фазового детектирования удерживается вблизи нулевого значения.The video pulses of the quadrature components of the signal from the tracked target through the key block 27 pass from the matched filter 20 of the total channel to the
Одновременно с блоком 27 ключей строб от дальномера 35 открывает и ключ 36, на выход которого проходит сигнал рассогласования по углу, образующийся после перемножения одноименных квадратурных составляющих сигналов от цели, прошедших по суммарному и разностному приемным каналам через соответствующие доплеровские фильтры 29 и 30 нулевой частоты, и суммирования этих произведений в двухвходовом сумматоре 34 - по правилу скалярного произведения, а именно
где
c - коэффициент пропорциональности.Simultaneously with the key block 27, the strobe from the
Where
c is the coefficient of proportionality.
Как известно, это правило с точностью до нормирующего множителя совпадает с оптимальным правилом оценки углового рассогласования при моноимпульсной пеленгации (например, [2], с. 20, (1)). As is known, this rule, up to a normalizing factor, coincides with the optimal rule for estimating angular mismatch during monopulse direction finding (for example, [2], p. 20, (1)).
Полученные таким образом сигналы углового рассогласования, проходя через ключ 36, накапливаются в интеграторе 37, результирующий сигнал с выхода интегратора 37 управляет антенной 1 с помощью привода 38 антенны. The angular error signals obtained in this way, passing through the key 36, are accumulated in the integrator 37, the resulting signal from the output of the integrator 37 controls the
Синхронизатор 7, осуществляющий общее управление РЛС, вырабатывает тактирующие импульсы с частотой , поступающие с первого выхода синхронизатора 7 на четвертый вход блока 8 смещения частоты и на счетные входы преобразователей 25 и 86 "код-временной интервал" (последний в составе дальномера 35), а также синхроимпульсы с частотой повторения FП со второго выхода - для запуска импульсного модулятора 6 и для управления работой преобразователей 25 и 86 "код-временной интервал". Синхронизатор 7 может быть построен на основе задающего генератора импульсов с частотой fТ и счетчика-делителя с формирователем - для формирования синхроимпульсов с частотой FП<fТ.The synchronizer 7, providing overall control of the radar, generates clock pulses with a frequency coming from the first output of the synchronizer 7 to the fourth input of the frequency offset
Таким образом, радиолокационная станция, реализующая заявленный способ, осуществляет сопровождение цели по угловой координате, по дальности и по доплеровской частоте при более высокой по сравнению с прототипом помехозащищенности по отношению к пассивным помехам, как организованным - типа дипольных облаков, так и естественным - отражениям от береговой линии, а для РЛС, использующих ФМ сигналы, имеет место также и повышение точности сопровождения и помехозащищенности по отношению к активным шумовым помехам. Thus, a radar station that implements the claimed method performs target tracking in angular coordinate, in range and in Doppler frequency at a higher noise immunity compared to the prototype in relation to passive interference, both organized - like dipole clouds, and natural - reflections from coastline, and for radars using FM signals, there is also an increase in tracking accuracy and noise immunity with respect to active noise interference.
Эффект повышения помехозащищенности по отношению к пассивным помехам можно оценить следующим образом. The effect of increasing noise immunity with respect to passive interference can be estimated as follows.
В условиях рассмотренного выше примера (фиг. 12) имеем для отношения сигнал/помеха в прототипе, как следует из вышеизложенного, даже при отсутствии частотного разрешения
что при σц= 5•103м2,ϑ≤0,1,σ0= 0,03,ΔR = 300 м, R = 10 км, φ0,5 = 0,15, Х = 300 м составляет ρ1 0,4 (-4 дБ).In the conditions of the above example (Fig. 12) we have for the signal-to-noise ratio in the prototype, as follows from the above, even in the absence of frequency resolution
that when σ C = 5 • 10 3 m 2 , ϑ≤0.1, σ 0 = 0.03, ΔR = 300 m, R = 10 km, φ 0.5 = 0.15, X = 300 m is ρ 1 0.4 (-4 dB).
Это значение отношения сигнал/помеха недостаточно для уверенного обнаружения сигнала от цели (НК) на фоне помехи, тем более - для захвата и сопровождения. This value of the signal / noise ratio is not enough for reliable detection of the signal from the target (NK) against the background of interference, especially for capture and tracking.
В предлагаемом способе в тех же условиях при времени когерентной обработки
и при ширине спектра отражений от участка берега внутри импульсного объема, определяемого реальной ДНА и разрешением по дальности R (см. выше)
получим, что отношение сигнал/помеха возрастает в раз, так как сигналы от НК целиком попадают в полосу ΔF = 10 Гц (при интервале корреляции флюктуаций сигналов от НК, не превосходящем 0,1 с в диапазоне длин волн λ≅ 3,0 см), а отражения от берега отфильтровываются, как показано выше.In the proposed method in the same conditions at a time of coherent processing
and with the width of the spectrum of reflections from the coastal section inside the pulse volume, determined by the real BOTTOM and range resolution R (see above)
we get that the signal / noise ratio increases in times, since the signals from the NC completely fall into the band ΔF = 10 Hz (with a correlation interval of fluctuations of signals from the NC not exceeding 0.1 s in the wavelength range λ≅ 3.0 cm), and reflections from the shore are filtered out, as shown above.
Таким образом, отношение сигнал/помеха в предлагаемом способе возрастает, например, на 17 дБ по сравнению с прототипом и составляет
т. е. 20 раз (13 дБ), что достаточно для уверенного захвата и сопровождения по дальности и угловым координатам (при моноимпульсной пеленгации).Thus, the signal-to-noise ratio in the proposed method increases, for example, by 17 dB compared with the prototype and is
i.e., 20 times (13 dB), which is sufficient for confident capture and tracking in range and angular coordinates (with monopulse direction finding).
Тем более это имеет место при наличии частотного разрешения, то есть когда сигналы от НК и от БЧ разделяются по частотным каналам - при выполнении условия
По мере сближения носителя РЛС с целью вероятности захвата и сопровождения возрастают как ввиду повышения отношений сигнал/шум и сигнал/помеха (см. (8), (9)), так и благодаря улучшению условия разрешения (величина R в (10) уменьшается). Наконец, в ситуациях, когда направление БЧ перпендикулярно направлению РЛС - НК, при условии нахождения НК от БЧ на расстояниях, превосходящих ΔR - разрешение по дальности, имеет место разделение сигналов от НК и от БЧ по разным каналам дальности (благодаря разрешению по дальности) и предлагаемый способ работает в облегченных условиях, а когда расстояние НК от БЧ меньше ΔR, осуществляется частотная селекция, как описано выше, с достаточно высокой эффективностью.Moreover, this takes place in the presence of frequency resolution, that is, when the signals from the NK and from the warhead are separated by frequency channels - when the condition
As the carrier approaches the radar with the aim of the probability of capture and tracking, they increase both due to an increase in the signal-to-noise and signal-to-noise ratios (see (8), (9)) and due to an improvement in the resolution condition (the value of R in (10) decreases) . Finally, in situations where the direction of the warhead is perpendicular to the direction of the radar - NK, provided that the NK from the warhead at distances exceeding ΔR - range resolution, there is a separation of signals from the NK and from the warhead at different distance channels (due to range resolution) and the proposed method works in light conditions, and when the distance of the NC from the warhead is less than ΔR, frequency selection is carried out, as described above, with a sufficiently high efficiency.
Таким образом, предлагаемый способ является эффективным при любых взаимных расположениях РЛС-НК-БЧ. Thus, the proposed method is effective for any relative locations of the radar-NK-warhead.
Эффект повышения помехозащищенности по отношению к активным шумовым помехам и точности углового сопровождения в РЛС, использующих сложные, в частности, фазоманипулированные сигналы, определяется сравнением выражения для дисперсии измерения угла при моноимпульсной пеленгации, которое для способа прототипа имеет вид (при ρ0 < 1) (см. выше (6))
и выражения для дисперсии для заявляемого способа, которое имеет вид
Сравнение формул (6) и (11) показывает, что в заявляемом способе дисперсия в 1/ρ0 меньше (обычно ρ0≪ 1 - отношение сигнал/шум до сжатия, так как N > 1), а точность соответственно выше, чем в способе-прототипе.The effect of increasing noise immunity with respect to active noise interference and the accuracy of angular tracking in radars using complex, in particular phase-shifted signals, is determined by comparing the expression for the dispersion of the angle measurement with monopulse direction finding, which for the prototype method has the form (at ρ 0 <1) ( see above (6))
and expressions for dispersion for the proposed method, which has the form
A comparison of formulas (6) and (11) shows that in the claimed method the dispersion in 1 / ρ 0 is less (usually ρ 0 ≪ 1 is the signal-to-noise ratio before compression, since N> 1), and the accuracy is correspondingly higher than in prototype method.
При воздействии шумовой помехи отношение сигнал/помеха уменьшается, при этом σ
Таким образом, технический эффект при промышленном использовании предлагаемого способа состоит в достижении более высокой помехозащищенности по отношению к пассивным помехам, а в РЛС использующих сложные сигналы, также и по отношению к активным помехам при одновременном достижении более высокой точности по сравнению с прототипом. Thus, the technical effect in the industrial use of the proposed method is to achieve higher noise immunity in relation to passive interference, and in radars using complex signals, also in relation to active interference while achieving higher accuracy compared to the prototype.
Пользуясь сведениями, представленными в материалах заявки, устройство, реализующее предлагаемый способ, можно изготовить в производстве и применять в РЛС с моноимпульсным принципом пеленгации в том числе, использующих сложные, в частности, фазоманипулированные сигналы, что доказывает промышленную применимость объекта изобретения. Using the information presented in the application materials, a device that implements the proposed method can be manufactured and used in radars with a single-pulse direction finding principle, including those using complex, in particular phase-shifted signals, which proves the industrial applicability of the subject invention.
В соответствии с материалами заявки был изготовлен опытный образец устройства, испытания которого подтвердили достижение указанного в материалах заявки технического результата. In accordance with the application materials, a prototype of the device was manufactured, the tests of which confirmed the achievement of the technical result indicated in the application materials.
Источники информации
1. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Советское радио, 1970.Sources of information
1. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M.: Soviet Radio, 1970.
2. Справочник по радиолокации /Под ред. М.Сколник, т. 4.- М.: Советское радио, 1978, с. 20, рис. 15, прототип. 2. Guide to radar / Ed. M. Skolnik, T. 4.- M .: Soviet Radio, 1978, p. 20, fig. 15, prototype.
3. Справочник по радиолокации /Под ред. М.Сколник, т. 1.-М.: Советское радио, 1976. 3. Handbook of radar / Ed. M. Skolnik, vol. 1.-M .: Soviet Radio, 1976.
4. Фалькович С.Е. Прием радиолокационных сигналов на фоне флюктуационных помех. -М.: Советское радио, 1961. 4. Falkovich S.E. Reception of radar signals against fluctuation interference. -M .: Soviet Radio, 1961.
5. Красюк Н.П, Розенберг В.И. Корабельная радиолокация и метеорология. - Л.: Судостроение, 1970. 5. Krasyuk N.P., Rosenberg V.I. Shipborne radar and meteorology. - L .: Shipbuilding, 1970.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97105516A RU2117960C1 (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Method of target tracking by monopulse radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97105516A RU2117960C1 (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Method of target tracking by monopulse radar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2117960C1 true RU2117960C1 (en) | 1998-08-20 |
RU97105516A RU97105516A (en) | 1999-01-10 |
Family
ID=20191677
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97105516A RU2117960C1 (en) | 1997-04-07 | 1997-04-07 | Method of target tracking by monopulse radar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2117960C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470319C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-12-20 | ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" /ОАО "НПО НИИИП-НЗиК" | Method of detecting and tracking target |
RU2552102C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Павел Николаевич Хазов | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects |
RU176149U1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-01-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | A device for processing a phase-shifted signal with discrete phase adjustment in an executive instrument of a radio control line |
CN112684418A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-20 | 苏州度风科技有限公司 | Weak signal extraction method of pulse Doppler radar echo |
RU2752876C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-08-11 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method and apparatus for transmitting and receiving phase-shift keying in command control radio link using ofdm technology |
CN113920320A (en) * | 2021-08-27 | 2022-01-11 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | Radar image target detection system for typical active interference |
CN113920320B (en) * | 2021-08-27 | 2024-06-04 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | Radar image target detection system for typical active interference |
-
1997
- 1997-04-07 RU RU97105516A patent/RU2117960C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Справочник по радиолокации. / Под ред. М.Сколник, т.4, - М.: Сов.Радио, 1978, с.20, рис.15. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2470319C1 (en) * | 2011-06-29 | 2012-12-20 | ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "НИИ измерительных приборов-Новосибирский завод имени Коминтерна" /ОАО "НПО НИИИП-НЗиК" | Method of detecting and tracking target |
RU2552102C1 (en) * | 2014-02-25 | 2015-06-10 | Павел Николаевич Хазов | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects |
RU176149U1 (en) * | 2017-09-18 | 2018-01-10 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | A device for processing a phase-shifted signal with discrete phase adjustment in an executive instrument of a radio control line |
RU2752876C1 (en) * | 2020-08-11 | 2021-08-11 | Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Ордена Жукова Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" | Method and apparatus for transmitting and receiving phase-shift keying in command control radio link using ofdm technology |
CN112684418A (en) * | 2020-12-22 | 2021-04-20 | 苏州度风科技有限公司 | Weak signal extraction method of pulse Doppler radar echo |
CN112684418B (en) * | 2020-12-22 | 2024-04-16 | 苏州度风科技有限公司 | Weak signal extraction method of pulse Doppler radar echo |
CN113920320A (en) * | 2021-08-27 | 2022-01-11 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | Radar image target detection system for typical active interference |
CN113920320B (en) * | 2021-08-27 | 2024-06-04 | 北京临近空间飞行器系统工程研究所 | Radar image target detection system for typical active interference |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4323899A (en) | Polarization detector | |
US5784026A (en) | Radar detection of accelerating airborne targets | |
US7466261B1 (en) | Method and system for radio detection and ranging intrusion detection system | |
EP0984299A1 (en) | Method for discovering the location of a living object and microwave location device for realising the same | |
US5731782A (en) | Ranging systems | |
EP2182375A1 (en) | A combined direction finder and radar system, method and computer program product | |
RU2338219C1 (en) | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation | |
JPH0211878B2 (en) | ||
US4217585A (en) | Dual frequency Doppler radar | |
US3134896A (en) | Electrical signal analyzing systems | |
RU2117960C1 (en) | Method of target tracking by monopulse radar | |
US7149148B2 (en) | Localization of high speed vehicles using continuous transmit waves | |
RU2099739C1 (en) | Radar | |
RU2114444C1 (en) | Target tracking monopulse radar | |
US3991418A (en) | Electromagnetic wave direction finding using Doppler techniques | |
RU54679U1 (en) | RADAR STATION | |
RU2201599C1 (en) | Method of direction finding of radio signals and direction finder for its realization | |
RU2278397C2 (en) | Method and device for selection of signals from above-water target in mono-impulse radiolocation station | |
RU2212683C2 (en) | Method of radar signal processing | |
RU75056U1 (en) | INFORMATION-MEASURING SYSTEM OF RADIO EMISSION CONTROL | |
RU2246736C1 (en) | Device for detecting moving objects provided with protection against active noise interference | |
GB2433664A (en) | Arrangement for determining the angle of incidence of an electromagnetic wave | |
RU2287840C1 (en) | Method of detection and classification of surface targets | |
JPH11352213A (en) | Pulse radar device | |
EP0965053B1 (en) | Method and device for determining distances |