RU2117963C1

RU2117963C1 - Azimuth meter by amplitude selection

Info

Publication number: RU2117963C1
Application number: RU97114977A
Authority: RU
Inventors: О.А. Сирота
Original assignee: Открытое акционерное общество "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date: 1997-09-04
Filing date: 1997-09-04
Publication date: 1998-08-20

Abstract

FIELD: radio engineering. SUBSTANCE: proposed azimuth meter by amplitude selection is intended to measure azimuth in surveillance radars with scanning antennas. With passing of antenna beam through target there is formed burst of reflected pulses which amplitude repeats radiation pattern of antenna. Selects are formed from sequence of amplitudes of reflected pulses and values of azimuth corresponding to them. In each select values of azimuth differ by angle of shift equal approximately to width of radiation pattern of antenna. In adjacent selects azimuthal elements are apart one from another by angle of travel of antenna over time interval of measurement of signal amplitude. Azimuthal interval of direction to target is determined in each select, amplitudes have maximum values on boundaries of this interval. Target azimuth is found by values of azimuth on boundaries of this intervals and by corresponding values of signal amplitudes. EFFECT: improved precision of determination of target azimuth. 7 dwg

Description

Изобретение предназначено для использования в радиолокационной технике, в частности в обзорных радиолокационных станциях (РЛС). The invention is intended for use in radar technology, in particular in surveillance radar stations.

Обычно в обзорных РЛС, производящих обзор пространства, развертка луча осуществляется по азимуту. Для измерения азимута применяется метод максимума, который называют методом анализа огибающей. Typically, in surveillance radars that produce a survey of space, the beam is scanned in azimuth. To measure the azimuth, the maximum method is used, which is called the envelope analysis method.

При прохождении луча антенны через цель огибающая амплитуд принимаемого сигнала цели повторяет форму диаграммы направленности антенны (ДНА) (Теоретические основы радиолокации под ред. В.Е.Дулевич.- М.: Сов.радио, 1964, с.430). When the antenna beam passes through the target, the envelope of the amplitudes of the received target signal repeats the shape of the antenna pattern (BOTTOM) (Theoretical Foundations of Radar, ed. By V.E.Dulevich.- M .: Sov.radio, 1964, p.430).

Анализ огибающей принимаемого сигнала дает возможность зафиксировать максимум амплитуды сигнала и определить соответствующее ему направление на объект. Устройства оценки азимута, основанные на этом принципе, характеризуются малой инструментальной точностью, обусловленной слабым изменением амплитуды сигнала в окрестности максимума ДНА, случайным расположением моментов появления импульсов принятого сигнала относительно диаграммы направленности, наличием шумов приемника (М.И.Финкельштейн. Основы радиолокации. -М.: Сов.радио, 1973, с. 338, 394, 404). Analysis of the envelope of the received signal makes it possible to fix the maximum amplitude of the signal and determine the corresponding direction to the object. Azimuth estimation devices based on this principle are characterized by low instrumental accuracy due to a weak change in the signal amplitude in the vicinity of the bottom of the bottom beam, a random arrangement of the moments of occurrence of pulses of the received signal relative to the radiation pattern, and the presence of receiver noise (M.I. Finkelshtein. Basics of radar. -M .: Sov.radio, 1973, p. 338, 394, 404).

Значительно более высокую точность при той же ширине ДНА можно получить при использовании метода сравнения амплитуд, при котором производится сравнение амплитуд сигналов, принимаемых в двух положениях ДНА, максимумы которых симметрично сдвинуты относительно равносигнального направления (РСН) на угол смещения α_см (М.И.Финкельштейн, с. 390).Significantly higher accuracy with the same DND width can be obtained using the amplitude comparison method, in which the amplitudes of the signals received in two positions of the DND are compared, the maxima of which are symmetrically shifted relative to the equal-signal direction (RSN) by the displacement angle α _cm (M.I. Finkelstein, p. 390).

Устройства, реализующие метод сравнения, делятся на одноканальные и многоканальные. В одноканальных устройствах прием отраженного сигнала производится при разных положениях ДНА (М.И.Финкельштейн, рис. 8.33, с. 392, 393). Devices that implement the comparison method are divided into single-channel and multi-channel. In single-channel devices, the reflected signal is received at different positions of the DND (M.I. Finkelstein, Fig. 8.33, p. 392, 393).

Коммутатор одновременно переключает выходы антенн и вход инерционного устройства сравнения, которое выделяет разностный сигнал. Недостатком одноканальных устройств является ошибка, обусловленная флюктуациями сигнала за время переключения ДНА. Этот недостаток устраняется в многоканальных устройствах, где прием отраженного сигнала производится для двух положений ДНА, соответственно двумя приемниками. Однако создание многоканальных систем сравнения является трудной задачей из-за сложности аппаратуры, высоких требований к идентичности каналов и стабильности их работы (В.Е.Дулевич, с. 49). При использовании методов сравнения априорно должно быть известно направление на цель, которое должно находиться в пределах угла смещения α_см. При этом способе необходимо так расположить антенную систему пеленгатора, чтобы равносигнальное направление совпадало с направлением на цель. "Нащупывание" равносигнальной зоны требует введения специальных устройств (С.В.Самсоненко. Цифровые методы оптимальной обработки р/л сигналов.- М.: Воениздат, МО СССР, 1968, с. 269).The switch simultaneously switches the outputs of the antennas and the input of the inertial comparison device, which selects the difference signal. The disadvantage of single-channel devices is the error due to fluctuations in the signal during the switching of the bottom. This disadvantage is eliminated in multichannel devices, where the reflected signal is received for two positions of the bottom beam, respectively, by two receivers. However, the creation of multi-channel comparison systems is a difficult task due to the complexity of the equipment, high requirements for the identity of the channels and the stability of their operation (V.E.Dulevich, p. 49). When using comparison methods, the direction to the target should be known a priori, which should be within the angle of displacement α _cm . With this method, it is necessary to position the antenna system of the direction finder so that the equal-signal direction coincides with the direction to the target. The "fumbling" of an equal-signal zone requires the introduction of special devices (S.V. Samsonenko. Digital methods for optimal processing of radar signals. - M.: Military Publishing House, Ministry of Defense of the USSR, 1968, p. 269).

В целом на весь процесс измерения затрачивается значительное время. In general, a significant amount of time is spent on the entire measurement process.

Измерение углов методом сравнения обычно применяется в режиме непрерывного сопровождения. Angle measurement by comparison is usually used in continuous tracking mode.

В качестве прототипа предполагаемого изобретения выберем устройство, определяющее азимут цели по фиксации азимутальных положений антенны, соответствующих моментам начала и конца пачки отраженных от цели сигналов (М.И.Финкельштейн, с. 402, рис. 8.5.1, с. 405, рис. 8.5.3). С выхода приемника отраженный от цели сигнал подается на устройство фиксации начала и конца пачки. Оно представляет собой последовательно соединенные генератор стандартных импульсов (или обнаружитель импульса цели), срабатывающий когда импульсы с выхода приемника превысят некоторый порог. Для исключения выдачи ложного начала и дробления пачки устройство определения начала и конца пачки основанно на логических критериях "n" из "m". Вычислитель азимута усредняет значения азимута в моменты времени, соответствующие началу и концу пачки. As a prototype of the alleged invention, we will choose a device that determines the azimuth of the target by fixing the azimuthal positions of the antenna corresponding to the moments of the beginning and end of the packet of signals reflected from the target (M.I. Finkelshtein, p. 402, Fig. 8.5.1, p. 405, Fig. 8.5.3). From the output of the receiver, the signal reflected from the target is fed to the device for fixing the beginning and end of the packet. It is a series-connected standard pulse generator (or target pulse detector), triggered when the pulses from the output of the receiver exceed a certain threshold. To exclude the false start and fragmentation of the packet, the device for determining the beginning and end of the packet is based on the logical criteria “n” from “m”. The azimuth calculator averages the azimuth values at time points corresponding to the beginning and end of the burst.

Недостатком прототипа является относительно невысокая точность измерения азимута. Целью изобретения является создание устройства измерения азимута, обладающего точностью измерителей азимута, основанных на методе сравнения, а быстродействием и простотой реализации измерителей азимута, основанных на методе огибающей. The disadvantage of the prototype is the relatively low accuracy of azimuth measurement. The aim of the invention is to provide an azimuth measurement device having the accuracy of azimuth meters based on the comparison method, and the speed and ease of implementation of azimuth meters based on the envelope method.

Для выполнения этой цели вводятся последовательно соединенные блок формирования выборок азимутальных и амплитудных последовательностей, блок определения угловых интервалов направления на цель, вычислитель элементарных угловых значений, блок усреднения. To achieve this goal, a series-connected block for the formation of samples of azimuthal and amplitude sequences, a block for determining the angular intervals of direction to the target, a calculator for elementary angular values, and an averaging block are introduced.

Блок формирования выборок азимутальных и амплитудных последовательностей предназначен для создания условий применения метода сравнения. Он формирует из совокупности значений амплитуд, характеризующих огибающую сигнала на выходе приемника и соответствующих им значений азимута, выборки амплитуд и азимута. The block for the formation of samples of azimuthal and amplitude sequences is designed to create conditions for the application of the comparison method. It forms from the totality of the amplitudes characterizing the envelope of the signal at the output of the receiver and the corresponding azimuth, sample amplitudes and azimuth.

Порядок построения выборок зависит от принятого вида излучения зондирующего сигнала. The order of sampling depends on the accepted type of radiation of the probe signal.

1. При применении импульсного или квазинепрерывного излучения с фиксированной частотой повторения каждая выборка состоит из элементов (соответствующих значений амплитуд и азимутов), разнесенных по азимуту на величину смещения α_см.
В смежных выборках азимутальные элементы отстоят друг от друга на величину Δφ•Δφ - угол, на который перемещается антенна РЛС за интервал измерения амплитуды сигнала, при этом образуется K-выборок.1. When applying pulsed or quasi-continuous radiation with a fixed repetition rate, each sample consists of elements (corresponding amplitudes and azimuths) spaced in azimuth by an offset value of _cm .
In adjacent samples, the azimuthal elements are spaced apart by Δφ • Δφ - the angle by which the radar antenna moves over the interval of measuring the signal amplitude, and K-samples are formed.

целая часть
Угол смещения α_см выбирается так, чтобы получить наилучшую точность измерения азимута. При аппроксимации ДНА гауссовой кривой оптимальный угол смещения равен
α_см= 0,8θ
при работе антенны на прием и передачу;
α_см= 1,2θ
при работе антенны только на прием,
где θ - ширина ДНА (В.Е.Дулевич, с. 445, 444).

the whole part
The displacement angle α _cm is chosen so as to obtain the best azimuth accuracy. When approximating the bottom of a Gaussian curve, the optimal angle of displacement is
α _cm = 0.8θ
when the antenna is in reception and transmission;
α _cm = 1,2θ
when the antenna is only for reception,
where θ is the width of the bottom (V.E.Dulevich, p. 445, 444).

2. При применении квазинепрерывного излучения с дискретным набором из "K" - частот повторения (П.И.Дудник, Ю.И.Чересов. Авиационные радиолокационные устройства. - М. : ВВИА, 1986, с. 242) каждая создаваемая последовательность состоит из элементов значений амплитуд и азимута, соответствующих конкретной частоте повторения. В этом случае также будет сформировано "K" выборок, где K - количество используемых частот повторения. Угловой размер использования дискретного набора частот повторения примерно равен ширине диаграммы направленности. 2. When applying quasicontinuous radiation with a discrete set of "K" - repetition frequencies (P.I. Dudnik, Yu.I. Cheresov. Aviation radar devices. - M.: VVIA, 1986, p. 242) each created sequence consists of elements of values of amplitudes and azimuths corresponding to a particular repetition rate. In this case, “K” samples will also be generated, where K is the number of used repetition frequencies. The angular size of the use of a discrete set of repetition frequencies is approximately equal to the width of the radiation pattern.

3. При применении квазинепрерывного излучения с высокой частотой повторения импульсов для измерения дальности используется метод линейно-частотной модуляции несущей импульсного сигнала (П.И.Дудник, с. 244). При этом последовательно в соседних подинтервалах времени используются зондирующие сигналы без крутизны изменения несущей S₀ и с крутизной изменения несущей S₁, возможно последовательное применение подинтервалов S₀, S₁, S₂.3. When applying quasicontinuous radiation with a high pulse repetition rate, the method of linear-frequency modulation of the carrier of the pulse signal is used to measure the range (P. I. Dudnik, p. 244). In this case, sounding signals are used sequentially in adjacent time intervals without a slope of the carrier S ₀ and with a slope of the carrier S ₁ , the successive use of the S ₀ , S ₁ , S ₂ intervals is possible.

При применении подинтервалов S₀, S₁ число выборок K = 2, а при S₀, S₁, S₂ - K = 3.When applying the intervals S ₀ , S _{1, the} number of samples K = 2, and when S ₀ , S ₁ , S ₂ - K = 3.

Угловой размер использования дискретного набора подинтервалов с S₀, S₁ или S₀, S₁, S₂ выбирается равным ширине ДНА.The angular size of using a discrete set of sub-intervals with S ₀ , S ₁ or S ₀ , S ₁ , S ₂ is chosen equal to the width of the bottom.

Блок определения угловых интервалов направления на цель предназначен для определения угловых позиций каждой из "K" выборок, между которыми расположена цель. Если выборка содержит два элемента амплитуды сигнала, превышающих порог, то цель расположена между угловыми позициями, соответствующими этим амплитудам. Если выборка содержит больше двух элементов амплитуды сигнала, превышающих порог, то из них выбирается два соседних наибольших. The unit for determining the angular intervals of the direction to the target is intended to determine the angular positions of each of the "K" samples between which the target is located. If the sample contains two elements of the signal amplitude that exceed the threshold, then the target is located between the angular positions corresponding to these amplitudes. If the sample contains more than two elements of the signal amplitude that exceed the threshold, then two of the largest neighboring ones are selected.

При этом принимается, что цель расположена между угловыми координатами, соответствующими этим элементам. Если выборка нулевая (что возможно при использовании излучения с дискретным набором частот повторения) или содержит один элемент, то такие выборки в расчете угловых координат не используются. It is assumed that the target is located between the angular coordinates corresponding to these elements. If the sample is zero (which is possible when using radiation with a discrete set of repetition frequencies) or contains one element, then such samples are not used in the calculation of angular coordinates.

Вычислитель элементарных угловых значений предназначен для вычисления азимута цели по двум выбранным для каждой из "K" выборок значениям угловых позиций и соответствующим им значениям амплитуды. The elementary angular value calculator is designed to calculate the azimuth of the target using two angular position values selected for each of the "K" samples and the corresponding amplitude values.

Без учета формы ДНА вычисление может быть произведено по формуле

где φ_j,φ_j+1 - границы интервала направления на цель,
A_j, A_j+1 - соответствующие значения амплитуды.Without taking into account the shape of the DNA, the calculation can be performed by the formula

where φ _j , φ _{j + 1} are the boundaries of the interval of direction to the target,
A _j , A _{j + 1} - the corresponding values of the amplitude.

Найдем выражение для вычисления азимута при аппроксимации ДНА гауссовой кривой

где
b - параметр аппроксимации,
φ_ц- направление на цель,
A_o - амплитуда при азимуте, равном азимуту цели.Let us find an expression for calculating the azimuth when approximating the bottom of a Gaussian curve

Where
b is the approximation parameter,
φ _c - direction to the target,
A _o - amplitude at an azimuth equal to the azimuth of the target.

Разделив (2) на (3), прологарифмировав полученное выражение, после несложных преобразований получим

где 1≤i≤K.Dividing (2) by (3), logging the resulting expression, after simple transformations we get

where 1≤i≤K.

При вычислении φ_цi могут быть использованы и другие аппроксимации ДНА или эмпирические зависимости, полученные в процессе отработки.In calculating φ _qi , other approximations of the DND or empirical dependences obtained during mining can be used.

Вычисление φ_цi аналогично определению азимута методом сравнения, только вместо коммутации положения антенны используются развертка ДНА в пространстве, запоминание и сравнение значений сигнала на выходе приемника в моменты времени, азимутальное положение которых отличается на угол смещения α_см,
Аналогично методу сравнения вычисленному значению присуща ошибка, обусловленная флюктуациями сигнала за время перемещения луча на угол α_см.
Эта ошибка будет уменьшена в блоке усреднения, где определяется вычисленное значение азимута по формуле

где p_i(A_i) - "вес" элементарного измерения азимута, зависящего от максимальной амплитуды.Calculation of _{φci is} similar to determining the azimuth by the comparison method, only instead of switching the position of the antenna, scanning in the _{bottom of the} antenna is used in space, storing and comparing the values of the signal at the output of the receiver at time points whose azimuthal position differs by an angle of displacement of α _cm ,
Similar to the comparison method, the calculated value is inherent in the error due to fluctuations of the signal during the movement of the beam at an angle of α _cm .
This error will be reduced in the averaging block, where the calculated azimuth value is determined by the formula

where p _i (A _i ) is the "weight" of the elementary measurement of azimuth, depending on the maximum amplitude.

При неучете влияния амплитуды сигнала на точность оценки азимута

Проведенное математическое моделирование показало, что точность оценки азимута предлагаемая устройством, в два раза выше точности оценки азимута устройством, основанным на традиционном методе анализа огибающей. В настоящее время устройство проходит стендовую отработку.If you ignore the effect of the signal amplitude on the accuracy of the azimuth estimate

The mathematical modeling showed that the accuracy of the azimuth estimation proposed by the device is two times higher than the accuracy of the azimuth estimation by a device based on the traditional method of envelope analysis. Currently, the device is undergoing bench testing.

Блок формирования выборок азимутальных и амплитудных последовательностей представляет собой коммутационное устройство, а точнее дешифратор, который группирует элементы входных последовательностей по сигналам устройства управления (Справочник по радиолокационным системам. Том 1. Под ред. Б.Х.Кривицкого. Энергия, 1979, рис. 5-36, 5-37, с. 335). The sampling block of azimuthal and amplitude sequences is a switching device, or rather a decoder, which groups the elements of the input sequences according to the signals of the control device (Handbook of Radar Systems. Volume 1. Edited by B. Kh. Krivitsky. Energy, 1979, Fig. 5 -36, 5-37, p. 335).

Блок может быть реализован микросхемой 1533Д7 "Дешифратор-демультиплексор", на два входа которого поступают последовательности текущих значений азимута и амплитуды сигнала, а на управляющий вход подаются управляющие импульсы. The block can be implemented by the 1533D7 microchip “Decoder-demultiplexer”, the two inputs of which receive a sequence of current values of the azimuth and amplitude of the signal, and control pulses are fed to the control input.

Формирование сигналов управления можно осуществить различными путями. The formation of control signals can be implemented in various ways.

В зависимости от построения РЛС группирование может осуществляться по различным признакам. Depending on the construction of the radar, grouping can be carried out according to various criteria.

На фиг. 1 представлен пример реализации блока формирования азимутальных и амплитудных последовательностей при применении импульсного или квазинепрерывного излучения с фиксированной частотой повторения. In FIG. Figure 1 shows an example of the implementation of the unit for the formation of azimuthal and amplitude sequences when using pulsed or quasi-continuous radiation with a fixed repetition rate.

С "k" выходов задающего генератора последовательно с интервалом τ поступают сигналы на управляющие входы управляющих ключей УК1^oCУК2К.From the "k" outputs of the master oscillator, in sequence with an interval τ, signals are sent to the control inputs of the control keys UK1 ^o SUK2K.

Время между появлением сигналов на соседних выходах может быть равно

где Δφ - угол, на который перемещается антенна РЛС за интервал измерения амплитуды сигнала,

угловая скорость движения антенны.The time between the appearance of signals at adjacent outputs may be equal to

where Δφ is the angle by which the radar antenna moves over the interval of measuring the signal amplitude,

angular velocity of the antenna.

Период появления управляющего сигнала на каждом управляющем входе УК1-УК2К равен Кτ. На выходах управляющих ключей образуются "k" пар выборок (амплитуд и соответствующих им значений азимута). The period of occurrence of the control signal at each control input UK1-UK2K is equal to Kτ. At the outputs of the control keys, "k" pairs of samples (amplitudes and their corresponding azimuth values) are formed.

Значения азимута в каждой образованной выборке отстоят друг от друга на величину угла смещения α_см.
В смежных выборках азимутальные элементы отстоят друг от друга на величину Δφ.
При последовательном изменении азимутального положения антенны на угол Δφ на выходах задающего генератора (фиг. 1) могут появляться управляющие сигналы, поступающие на управляющие входы УК1-УК2К. Период появления сигналов на каждом из "k" выходов управляющего генератора равен α_см= KΔφ.
При применении квазинепрерывного излучения с дискретным набором из "k" частот повторения в качестве сигналов, определяющих появление управляющих сигналов на выходе задающего генератора могут быть использованы значения периодов повторения импульсов.The azimuth values in each sample formed are spaced apart by the angle of displacement α _cm .
In adjacent samples, the azimuthal elements are spaced apart by Δφ.
With a sequential change in the azimuthal position of the antenna by the angle Δφ, the control signals arriving at the control inputs UK1-UK2K may appear at the outputs of the master oscillator (Fig. 1). The period of appearance of the signals at each of the "k" outputs of the control generator is α _cm = KΔφ.
When applying quasicontinuous radiation with a discrete set of “k” repetition frequencies, the values of the pulse repetition periods can be used as signals determining the appearance of control signals at the output of the master oscillator.

При применении квазинепрерывного излучения с использованием различных значений крутизны изменения несущей в качестве сигналов, определяющих появление управляющих сигналов на выходе задающего генератора, могут быть использованы значения крутизны изменения несущей. When using quasi-continuous radiation using various values of the carrier slope, as signals determining the appearance of control signals at the output of the master oscillator, the carrier slope of the carrier can be used.

Здесь в качестве управляющих сигналов, определяющих появление управляющих сигналов на выходе задающего генератора, могут быть использованы значения крутизны изменения несущей. Here, as the control signals determining the appearance of control signals at the output of the master oscillator, the values of the slope of the carrier change can be used.

Необходимо отметить и в последних двух примерах применения в качестве управляющих сигналов могут быть использованы значения Δφ или τ.
На фиг. 2 представлен пример реализации блока формирования выборок азимутальных и амплитудных последовательностей, где в качестве управляющих сигналов, воздействующих на управляющие входы УК используются тактовые импульсы БРЛС, соответствующие смене применяемых частот повторения или смене крутизны изменения несущей.It should be noted that in the last two examples of application, Δφ or τ values can be used as control signals.
In FIG. Figure 2 shows an example of the implementation of a block for generating samples of azimuthal and amplitude sequences, where radar clock pulses corresponding to a change in the applied repetition frequencies or a change in the slope of the carrier are used as control signals acting on the control inputs of the CM.

Блок состоит из управляющего ключа УКN, порогового устройства П1, "K" регистров со сдвигом P1...PK (А.Флорес. Организация вычислительных машин. -М.: Мир, 1972, с. 19, 21, рис. 1.33), 2K управляющих ключей. При отсутствии сигнала в начальный момент времени УКN открыт. При появлении сигнала, превышающего порог, срабатывает ПУ1, на выходе его появляется "1". Одновременно появление тактового импульса приводит к срабатыванию P1, на выходе его появляется сигнал "1", который закрывает УКN и открывает УК1, УК2. Через сигнальные входы УК1, УК2 текущий азимут и амплитуда сигнала появляется на выходе блока. The block consists of a control key UKN, a threshold device P1, "K" registers with a shift P1 ... PK (A.Flores. Organization of computers. -M .: Mir, 1972, p. 19, 21, Fig. 1.33), 2K control keys. If there is no signal at the initial time, the UKN is open. When a signal appears that exceeds the threshold, PU1 is triggered, "1" appears on its output. At the same time, the appearance of a clock pulse triggers P1, the signal "1" appears at its output, which closes UKN and opens UK1, UK2. Through the signal inputs UK1, UK2, the current azimuth and signal amplitude appear at the output of the block.

В следующий такт выходной импульс с амплитудой, равной 1, появится на выходе P2, закрывая УКN и открывая УК3, УК4. Сигналы A₂, φ₂ появятся на выходах УК3, УК4. Эта пара (A₂, φ₂) соответствует уже другой частоте повторения или другой крутизне изменения несущей. При срабатывании PK также закрывается УКN, открывается УК (2К-1), УК (2К) и сигналы Ai, φ_i проходят через сигнальные входы этих управляющих ключей.In the next cycle, an output pulse with an amplitude equal to 1 will appear at output P2, closing UKN and opening UK3, UK4. Signals A ₂ , φ ₂ will appear at the outputs UK3, UK4. This pair (A ₂ , φ ₂ ) corresponds to a different repetition rate or another slope of the carrier change. When PK is activated, the UKN also closes, the UK (2K-1), UK (2K) opens, and the signals Ai, φ _i pass through the signal inputs of these control keys.

Таким образом, входные последовательности A, φ разделяются на "К" пар выборок амплитуд и соответствующих значений азимута. Выход регистра РК соединен со входом Р1. При поступлении следующего тактового импульса срабатывает P1, открывая УК1, УК2. Процесс разделения входной последовательности A, φ на "К" последовательностей продолжится. Thus, the input sequences A, φ are divided into “K” pairs of amplitude samples and corresponding azimuth values. The output of the register RK is connected to the input P1. When the next clock pulse arrives, P1 is triggered, opening UK1, UK2. The process of dividing the input sequence A, φ into "K" sequences will continue.

Устройство, представленное на фиг. 2, может быть применено и в тех случаях, когда в качестве управляющих сигналов используются значения Δφ или τ, В этих случаях появление тактового импульса Ti будет происходить при изменении азимута на величину Δφ или изменении текущего времени на величину τ, что иллюстрируется на фиг. 3. The device shown in FIG. 2 can also be applied in those cases when Δφ or τ values are used as control signals. In these cases, the appearance of the clock pulse Ti will occur when the azimuth changes by Δφ or the current time changes by τ, which is illustrated in FIG. 3.

Отсюда следует, что приращение азимута Δφ и времени τ могут использоваться во всех случаях применения предлагаемого устройства для разделения входных последовательностей на выборки амплитуд и соответствующих им значений азимута. It follows that the azimuth increment Δφ and time τ can be used in all cases of application of the proposed device for dividing input sequences into samples of amplitudes and corresponding azimuth values.

Блок определения угловых интервалов направления на цель. Назначение блока представлено выше. Блок состоит из "к" одинаковых частей, определяющих направление на цель для каждой пары выборок. На фиг. 4 и фиг. 5 приводится пример реализации одной части. Block for determining the angular intervals of the direction to the target. The purpose of the block is presented above. The block consists of “k” identical parts that determine the direction to the target for each pair of samples. In FIG. 4 and FIG. 5 shows an example of the implementation of one part.

Она состоит из 2 (N-1) линий задержек (ЛЗ), (N+1) пороговых устройств ПУ, вычислителя для определения двух максимальных амплитуд, четырех управляющих ключей (УК). С помощью ЛЗ образуются последовательности значений амплитуд сигнала и соответствующих им азимутов. Число элементов последовательности N определяется количеством возможных значений амплитуд сигнала, отраженного от цели, отстоящих друг от друга на величину угла смещения α_см при проходе луча антенны через цель. В бортовых РЛС величина N≤4. Амплитуды сигнала и соответствующие им значения азимута поступают в вычислитель, где из совокупности амплитуд выбираются два значения, имеющие максимальные значения и соответствующие им значения азимута.It consists of 2 (N-1) delay lines (LZ), (N + 1) threshold devices PU, a computer for determining two maximum amplitudes, four control keys (CC). Using LZ, sequences of signal amplitudes and their corresponding azimuths are formed. The number of elements in the sequence N is determined by the number of possible amplitudes of the signal reflected from the target, spaced apart by the angle of displacement α _cm when the antenna beam passes through the target. In airborne radars, N≤4. The signal amplitudes and the corresponding azimuth values are sent to the computer, where two values having the maximum values and the corresponding azimuth values are selected from the set of amplitudes.

Пороговые устройства ПУ1-ПУN и сумматор предназначены для определения количества элементов последовательности значений амплитуд сигнала, превышающих нулевые значения. На выход ПУ1-ПУN вырабатывается сигнал "1" при значениях амплитуд, отличных от нуля. The threshold devices PU1-PUN and the adder are designed to determine the number of elements in the sequence of signal amplitude values exceeding zero values. The output "PU1-PUN produces a signal" 1 "at values of amplitudes other than zero.

При значениях сумматора 2 и больше срабатывает пороговое устройство ПУ (N+1). Выходной сигнал его поступает на управляющие входы управляющих ключей УК1-УК4, через сигнальные входы которых максимальные амплитуды A_max1, A_max2 и соответствующие им значения азимутов, определяющих угловой интервал направления на цель, поступают на выход блока.When the values of the adder 2 or more, the threshold device PU (N + 1) is triggered. Its output signal is supplied to the control inputs of control keys UK1-UK4, through the signal inputs of which the maximum amplitudes A _max1 , A _max2 and the corresponding azimuth values that determine the angular interval of direction to the target are received at the output of the block.

На фиг. 5 приведен алгоритм определения двух максимальных значений амплитуд на двух смежных азимутальных позициях, положенный в основу вычислителя, представленного на фиг. 4. In FIG. 5 shows an algorithm for determining two maximum amplitudes at two adjacent azimuthal positions, which is the basis of the calculator shown in FIG. 4.

Алгоритм соответствует ситуации, когда в данной выборке за время существования пачки отраженных сигналов имеются три азимутальные позиции, на которых сигнал превышает порог. В алгоритме с использованием сравнивающих устройств определяются два смежных значения азимута, амплитуды которых максимальны. The algorithm corresponds to the situation when in this sample during the lifetime of the packet of reflected signals there are three azimuthal positions at which the signal exceeds the threshold. In the algorithm using comparators, two adjacent azimuth values are determined, the amplitudes of which are maximum.

Выбор наибольшего значения max (A₁...A_N) может быть реализован в вычислителе при программировании, например, на языке фортран, используя последовательно два раза специальное имя A_maxI (Д.Ж. Ашкрофт и др. Программирование на Фортране 77. -М.: Радио и связь, 1990, с. 246).The choice of the maximum value max (A ₁ ... A _N ) can be implemented in the calculator during programming, for example, in the Fortran language, using the special name A _maxI two times in _succession (D.Z. Ashcroft et al. Fortran programming 77. - M .: Radio and communications, 1990, p. 246).

На фиг. 6 представлена блок-схема измерителя азимута выборкой амплитуд. Измеритель азимута выборкой амплитуд содержит антенну 1, антенный переключатель 2, передатчик 3, приемник 4, обнаружитель 5, блок определения начала пачки 6, блок определения конца пачки 7, датчик азимута 8, первый управляющий ключ 9, блок формирования выборок азимутальных и амплитудных последовательностей 10, блок определения угловых интервалов направления на цель 11, вычислитель элементарных угловых значений 12, блок усреднения 13, второй управляющий ключ 14, выход которого является выходом устройства. In FIG. 6 is a block diagram of an azimuth meter with a sample of amplitudes. The azimuth meter with an amplitude selection contains an antenna 1, an antenna switch 2, a transmitter 3, a receiver 4, a detector 5, a unit for detecting the beginning of a packet 6, a unit for detecting the end of a packet 7, an azimuth sensor 8, a first control key 9, an azimuth and amplitude sequence sampling unit 10 , a unit for determining angular intervals of a direction to a target 11, a calculator of elementary angular values 12, an averaging unit 13, a second control key 14, the output of which is the output of the device.

При проходе луча антенны 1 через цель на выходе приемника 4 образуется последовательность дискретных сигналов, поступающих на вход обнаружителя 5, вырабатывающего стандартный импульс при превышении сигналом порога. When the beam of the antenna 1 passes through the target, a sequence of discrete signals is generated at the output of the receiver 4, which are input to the detector 5, which generates a standard pulse when the signal exceeds a threshold.

Импульсы с выхода Бл.5 поступают на входы блоков определения начала пачки 6 и конца пачки 7. Для уменьшения влияния импульсов помех и пропусков из-за флюктуаций отраженного сигнала блоки 6 и 7 реализуют критерии "n/m" (С. З.Кузьмин. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. -М.: Сов.радио, 1974, с.178). В импульсных станциях в блоке реализуются критерии 3/4, 3/3, а в блоке 7 - "00" - два пропуска подряд. При применении импульсно-доплеровских РЛС, использующих для измерения дальности набор дискретных частот повторения применяют критерии 2/7, 3/8 (The Record of the IEEE 1990. International Radar Conference. Arlington Virginia 7-10 may 1990. Long term integration using a phased array Radar G.V. Frunk, J.D. Wilson and Hughes II c. 313-315). The pulses from the output of Block 5 are fed to the inputs of the units for determining the beginning of packet 6 and the end of packet 7. To reduce the influence of interference pulses and gaps due to fluctuations in the reflected signal, blocks 6 and 7 implement the criteria “n / m” (S.Z. Kuzmin. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. -M .: Sov.radio, 1974, p.178). In impulse stations, criteria 3/4, 3/3 are implemented in the block, and in block 7 - “00” - two passes in a row. When using pulse-Doppler radars using a set of discrete repetition frequencies for measuring range, criteria 2/7, 3/8 are used (The Record of the IEEE 1990. International Radar Conference. Arlington Virginia 7-10 may 1990. Long term integration using a phased array Radar GV Frunk, JD Wilson and Hughes II c. 313-315).

В качестве критерия конца пачки может быть критерий "наличие серии из m пропусков подряд". As a criterion for the end of a packet, there can be the criterion “the presence of a series of m passes in a row”.

При применении импульсно-доплеровского излучения, использующего набор из, например, трех значений крутизны изменения несущей, в качестве критерия начала пачки может быть взят критерий 3/3, а в качестве критерия конца пачки - один пропуск или два пропуска подряд. When applying pulse-Doppler radiation using a set of, for example, three values of the steepness of the carrier change, criterion 3/3 can be taken as a criterion for the beginning of a packet, and one pass or two passes in a row as a criterion for the end of a packet.

Блоки 6 и 7 устройства, реализующие критерии n/m. Выполнение блока 6, реализующего критерий n/m, представлено в кн. Кузьмин С.З., с. 160, рис. 5.4, Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. Воениздат, 1968, с. 102, рис. 4.19,4.20. Blocks 6 and 7 of the device that implement the n / m criteria. The implementation of block 6, which implements the criterion n / m, is presented in the book. Kuzmin S.Z., p. 160, fig. 5.4, Samsonenko S.V. Digital methods for optimal processing of radar signals. Military Publishing House, 1968, p. 102, fig. 4.19,4.20.

Блок 7 может состоять (см. рис. 7) из управляющего ключа, инвертора и устройства, реализующего критерий n/m аналогичного блоку 6. При срабатывании блока 6 его выходной сигнал открывает УК и сигналы с выхода обнаружителя через инвертор поступают на устройство, реализующее критерий n/m, состоящее из последовательно соединенных (m-1) Л3, сумматора и порогового устройства. Block 7 can consist (see Fig. 7) of a control key, an inverter and a device that implements the criterion n / m similar to block 6. When block 6 is triggered, its output signal opens the UK and the signals from the detector output through the inverter go to a device that implements the criterion n / m, consisting of series-connected (m-1) L3, an adder and a threshold device.

Сигналы с выхода приемника 4, превышающие порог обнаружителя 5, через сигнальный вход УК 9 поступают на первый вход блока 10, одновременно на второй вход блока 10 поступают значения азимута с датчика 8. Для получения достоверных оценок на вход блока 10 поступают сигналы с выхода приемника 4, только превышающие пороговый уровень обнаружителя 5. Для этого выход блока 5 соединен с управляющим входом УК9. The signals from the output of the receiver 4, exceeding the threshold of the detector 5, through the signal input of the UK 9 are fed to the first input of the block 10, at the same time the azimuth values from the sensor 8 are sent to the second input of the block 10. To obtain reliable estimates, the signals from the output of the receiver 4 are received at the input of block 10 , only exceeding the threshold level of the detector 5. For this, the output of block 5 is connected to the control input of UK9.

В блоке 10 последовательности амплитуд сигналов с выхода приемника 4 и соответствующие им значения азимута разделяются на "К" пар выборок. Значения азимута в каждой образованной выборке отстоят друг от друга на величину угла смещения α_см. В смежных выборках элементы отстоят друг от друга на величину Δφ. "К" пар выходов блока 10 соединены с "К" парами входов блока 11, где для каждой выборки определяется азимутальный интервал, на котором расположено угловое положение цели. Естественно, это будет тот интервал, на границах которого значения амплитуд отраженного от цели сигнала максимальны. Значения границ интервала и соответствующие им значения амплитуд сигнала являются выходными параметрами блока 11 для каждой выборки.In block 10, the sequence of amplitudes of the signals from the output of the receiver 4 and the corresponding azimuth values are divided into "K" pairs of samples. The azimuth values in each sample formed are spaced apart by the angle of displacement α _cm . In adjacent samples, the elements are spaced apart by Δφ. “K” pairs of outputs of block 10 are connected to “K” pairs of inputs of block 11, where for each sample the azimuthal interval is determined at which the angular position of the target is located. Naturally, this will be the interval at whose borders the amplitudes of the signal reflected from the target are maximum. The values of the boundaries of the interval and the corresponding values of the amplitudes of the signal are the output parameters of block 11 for each sample.

Так как в процессе измерения азимута может быть "К" выборок, то блок 11 имеет 4 "К" выходов, которые соединены соответствующими входами блока 12. Since in the process of measuring the azimuth there can be “K” samples, block 11 has 4 “K” outputs that are connected by the corresponding inputs of block 12.

В блоке 12 для каждой выборки вычисляется азимут цели по формулам (1) или (4). Могут быть использованы и другие формульные зависимости, учитывающие конкретный вид ДНА или эмпирические зависимости, полученные в процессе отработки. Например, при вычислении φ_цi можно для упрощения не использовать значения амплитуд.In block 12, for each sample, the azimuth of the target is calculated by formulas (1) or (4). Other formula dependencies can be used that take into account the specific type of DND or empirical dependences obtained during mining. For example, when calculating φ _qi , for simplicity, the amplitudes are not used.

В этом случае количество выходов блока 11 и входов блока 12 уменьшится в два раза.

In this case, the number of outputs of block 11 and inputs of block 12 will be reduced by half.

В связи с тем что в процессе измерения азимута может быть "К" выборок, то в блоке 12 может быть вычислено до "К" значений φ_цi. Эти "К" значений φ_цi и соответствующие им максимальные значения амплитуды сигнала поступают на выход блока 12, "2К" выходов блока 12 соединены с 2К входами блока 13.Due to the fact that in the process of measuring the azimuth there can be "K" samples, then in block 12 up to "K" values of φ _Цi can be calculated. These "K" values of φ _Цi and the corresponding maximum signal amplitude values are fed to the output of block 12, the "2K" outputs of block 12 are connected to 2K inputs of block 13.

В блоке усреднения 13 вычисляется среднее значение азимута по формуле (5). Если значение амплитуды не учитывать, то выражение (5) примет вид

где K - количество вычисленных значений.In the averaging block 13, the average azimuth value is calculated by the formula (5). If the amplitude value is not taken into account, then expression (5) takes the form

where K is the number of calculated values.

После прохождения луча антенны через цель на выходе блока 7 появляется сигнал, поступающий на управляющий вход УК2 (бл.14), через сигнальный выход которого вычисленное значение азимута цели поступает на выход устройства. After the antenna beam passes through the target at the output of block 7, a signal appears at the control input UK2 (bl.14), through the signal output of which the calculated target azimuth value is output to the device.

На фиг. 3 представлен пример устройства, вырабатывающего управляющий (тактовый) импульс при изменении азимута на угол Δφ или изменении текущего времени на величину τ.
Устройство состоит из последовательно соединенных сравнивающего и порогового устройств, формирователя импульсов, управляющего ключа (УК), ячейки запоминания. На первый вход сравнивающего устройства поступает текущее значение азимута (времени), а на второй вход - запомненное значение. При достижении разности величины Δφ(τ) срабатывает пороговое устройство. Оно запускает формирователь импульсов, вырабатывающий управляющий (тактовый) импульс. Управляющий импульс также открывает УК и текущее значение азимута (времени) поступает в ячейку запоминания.In FIG. Figure 3 shows an example of a device that generates a control (clock) pulse when the azimuth changes by an angle Δφ or the current time changes by a value of τ.
The device consists of series-connected comparison and threshold devices, a pulse shaper, a control key (CC), a memory cell. The current azimuth (time) value is supplied to the first input of the comparing device, and the stored value to the second input. When the difference Δφ (τ) is reached, the threshold device is triggered. It launches a pulse shaper that generates a control (clock) pulse. The control pulse also opens the UK and the current azimuth (time) value enters the memory cell.

Процесс циклически повторяется. The process is cyclically repeated.

Claims

An azimuth meter with a sample of amplitudes, comprising an antenna connected to an azimuth sensor and through an antenna switch with a transmitter and a receiver, serially connected to the detector, blocks for determining the beginning and end of the packet, the output of the receiver is connected to the input of the detector, the output of which is also connected to the second input of the block for determining the end of the packet characterized in that two control keys are introduced, blocks for generating samples of azimuthal and amplitude sequences, determining angular intervals of direction to the target, averages, a calculator of elementary angular values, the control input of the first control key is connected to the output of the detector, and its signal input is connected to the output of the receiver, the output of the azimuth sensor is connected to the first input, and the output of the first control key is connected to the second input of the unit for generating azimuthal and amplitude sequences, the outputs of which are connected to the inputs of the unit for determining the angular intervals of direction to the circuit, the outputs of which are connected to the inputs of the calculator of elementary angular values, the outputs of the calculator with are connected to the inputs of the averaging unit, the output of which is connected to the signal input of the second control key, the control input of which is connected to the output of the unit for determining the end of the packet.