RU2126543C1 - Method of radar detection and tracking of objects - Google Patents
Method of radar detection and tracking of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2126543C1 RU2126543C1 RU97121938A RU97121938A RU2126543C1 RU 2126543 C1 RU2126543 C1 RU 2126543C1 RU 97121938 A RU97121938 A RU 97121938A RU 97121938 A RU97121938 A RU 97121938A RU 2126543 C1 RU2126543 C1 RU 2126543C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radar
- objects
- wave radar
- tracking
- detection
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в перспективных РЛС для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства. The invention relates to the field of radar and can be used in promising radars for air traffic control and for airspace control.
Необходимым условием обеспечения этого управления и контроля является знание координат всех объектов, находящихся в контролируемом пространстве, с точностью по дальности 20 - 30 м, по углам 20' - 40', а также способность разрешать объекты, разнесенные относительно РЛС на 1 - 2o.A prerequisite for ensuring this control and monitoring is the knowledge of the coordinates of all objects located in the controlled space, with an accuracy of 20–30 m, angles of 20 ′ –40 ′, and the ability to resolve objects spaced 1–2 o relative to the radar.
Для этого нужно прежде всего обнаружить объект с высокой вероятностью на границе контролируемой зоны. To do this, first of all, it is necessary to detect an object with a high probability at the border of the controlled zone.
Как правило, для выполнения этих функций используют РЛС с игольчатой формой диаграммы направленности антенны (ДНА). As a rule, radars with a needle-shaped antenna pattern (BOTTOM) are used to perform these functions.
Требуемую точность измерения дальности при этом обеспечивают за счет применения широкополосных сигналов (Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, М.: Сов.радио, т.1, 1976, с.16). The required accuracy of range measurement is ensured by the use of broadband signals (Handbook of Radar, edited by M. Skolnik, M .: Sov.radio, vol. 1, 1976, p.16).
Точность измерения угловых координат обеспечивает за счет обработки информации, содержащейся в отраженных сигналах, принимаемых при различных положениях ДНА. Чаще всего применяют одноканальный метод весовой обработки пакета отраженных сигналов (Теоретические основы радиолокации под ред. Я.Д.Ширмана, Сов. радио, М., 1970, с.276), разновидностью которого является метод определения координат центра пакета (там же, с.284). The accuracy of measuring the angular coordinates is ensured by processing the information contained in the reflected signals received at various positions of the bottom beam. The most commonly used is the single-channel method of weight processing a packet of reflected signals (Theoretical Foundations of Radar, edited by Ya.D.Shirman, Sov. Radio, M., 1970, p.276), a variation of which is the method of determining the coordinates of the center of a packet (ibid., .284).
Среднеквадратичная ошибка измерения угловой координаты, обеспечиваемая этим методом, будет равна (там же, с.290) :
где q - отношение сигнал/шум;
θA - ширина ДНА, определяемая выражением (там же, с.291) :
(2)
где λ - длина волны РЛС;
d - размер апертуры антенны.The root-mean-square error of measuring the angular coordinate provided by this method will be equal (ibid., P. 290):
where q is the signal-to-noise ratio;
θ A is the width of the bottom determined by the expression (ibid., p. 291):
(2)
where λ is the radar wavelength;
d is the aperture size of the antenna.
Из (1) и (2) следует:
(3)
Значение d ограничивается конструктивными требованиями, поэтому заданное значение σθ обеспечивают путем выбора отношения
(4)
Разрешающая способность по угловым координатам РЛС - Δθ0, в основном, определяется шириной луча ДНА-θA, т.е. фактически λ (при ограниченном d).From (1) and (2) it follows:
(3)
The value of d is limited by design requirements, therefore, a given value of σ θ is provided by choosing the ratio
(4)
The radar resolution - Δθ 0 for the radar coordinates is mainly determined by the beam width of the DND-θ A , i.e. actually λ (with bounded d).
Таким образом, в соответствии с (4) выбором соответствующего значения q можно обеспечить требуемое значение σθ для широкого диапазона значений λ, однако условие обеспечения значения Δθ0 ограничивает величину λ.
Таким образом, для больших значений λ может быть обеспечена требуемая точность измерения угловой координаты лишь одиночного объекта при достаточной величине q, а для неразрешаемых объектов (для больших λ) при этом может быть обеспечена требуемая точность измерения угловой координаты только центра пакета, что не дает полной информации ни о количестве объектов в группе, ни об их угловых координатах.Thus, in accordance with (4), the choice of the corresponding q value can provide the required value of σ θ for a wide range of λ values, however, the condition for ensuring the Δθ 0 value limits the value of λ.
Thus, for large values of λ, the required accuracy of measuring the angular coordinate of only a single object can be ensured with a sufficient value of q, and for unresolvable objects (for large λ), the required accuracy of measuring the angular coordinate of only the center of the packet can be ensured, which does not give full information neither about the number of objects in the group, nor about their angular coordinates.
Для точного измерения угловых координат групповых объектов необходимо выполнить требование по разрешающей способности, это и определяет верхнюю границу значения λ.
Поэтому в качестве обзорных РЛС, как правило, используют S-диапазон (λ = 7-15 см) (Справочник по радиолокации под ред. М.Сколника, М.: Сов.радио, т. 1, 1976, с.21). В качестве типовой обзорной РЛС S-диапазона может служить RAT-31S ("Радиоэлектроника за рубежом", N 17, 1980, с.23), применяемая в системах УВД и ПВО. Эта РЛС обнаруживает воздушные объекты с эффективной площадью рассеяния (ЭПР) σ = 3м2 на дальности 100 км.For accurate measurement of the angular coordinates of group objects, it is necessary to fulfill the resolution requirement, this determines the upper limit of the value of λ.
Therefore, as a survey radar, as a rule, the S-band is used (λ = 7-15 cm) (Radar Reference, edited by M. Skolnik, M .: Sov.radio, vol. 1, 1976, p.21). The RAT-31S (Radio Electronics Abroad, N 17, 1980, p.23) used in ATC and air defense systems can serve as a typical surveillance S-band radar. This radar detects air objects with radar cross-section (EPR) σ = 2 3m at a distance of 100 km.
Если объект имеет σ < 3м2, то для обнаружения его на тех же рубежах потребуется увеличить затраты энергии на обзор одних направлений зоны обзора в ущерб другим. Эта проблема возникает при решении задачи обнаружения малозаметных объектов, под которыми имеются в виду как летательные аппараты с малыми линейными размерами, т.е. с малой ЭПР, так и объекты, созданные по технологии Stealth(Interavia, 1987, IV, p.331-333), что эквивалентно так же малой ЭПР. Так, если ЭПР малозаметного объекта составляет, например, величину 0,1 м2, то для его обнаружения на дальности 100 км необходимо увеличить затраты энергии RAT-31S в 30 раз.If the object has a σ <3m 2, then to detect it in the same borders need to increase the energy costs of a review of some areas of the view area to the detriment of others. This problem arises when solving the problem of detecting inconspicuous objects, which are meant as aircraft with small linear dimensions, i.e. with small EPR, as well as objects created using Stealth technology (Interavia, 1987, IV, p.331-333), which is equivalent to the same small EPR. So, if the EPR of an inconspicuous object is, for example, 0.1 m 2 , then to detect it at a distance of 100 km, it is necessary to increase the energy consumption of RAT-31S by 30 times.
Таким образом, недостаток способа обнаружения и сопровождения объектов в коротковолновом диапазоне (например, S-диапазоне) состоит в необходимости больших затрат ВЧ-энергии на обнаружение и сопровождение объектов, что приводит к увеличению материальных затрат и к ухудшению экологической обстановки в зоне расположения РЛС. Thus, the disadvantage of the method for detecting and tracking objects in the short-wave range (for example, the S-band) is the need for high RF energy to detect and track objects, which leads to an increase in material costs and environmental degradation in the radar location zone.
Известен способ радиолокационного обнаружения и сопровождения объектов, основанный на обзоре пространства длинноволновой РЛС (РЛСд) и передаче данных сопровождения объектов на коротковолновую РЛС (РЛСк), которая после обнаружения по этим данным объекта осуществляет его сопровождение с более высокой разрешающей способностью и точностью измерения координат (Interavia, 1987, IV, p.p. 331-333). A known method of radar detection and tracking of objects based on a survey of the space of a long-wave radar (RLSd) and transmission of object tracking data to a short-wave radar (RLSk), which, after detecting an object from this data, carries out its tracking with higher resolution and accuracy of coordinate measurement (Interavia 1987, IV, pp 331-333).
Эффективность способа основана на том, что современные летательные аппараты (ЛА) имеют в длинноволновом диапазоне ЭПР значительно выше, чем в коротковолновом диапазоне. Так, например, в УВЧ диапазоне (λ = 30см-1м) ЭПР в 7 раз выше, чем в S-диапазоне, а для перспективных ЛА эта разница составит 100 раз (БИНТИ N 46 (2291), ТАСС 12.11.86). The effectiveness of the method is based on the fact that modern aircraft (LA) have a much higher ESR in the long wavelength range than in the short wavelength range. So, for example, in the UHF band (λ = 30cm-1m) the EPR is 7 times higher than in the S-band, and for promising aircraft this difference will be 100 times (BINTI N 46 (2291), TASS 12.11.86).
Это означает, что затраты энергии на обнаружение перспективных ЛА в УВЧ-диапазоне при прочих равных условиях потребуются в 100 раз меньше, чем в S-диапазоне. This means that energy costs for detecting promising aircraft in the UHF band, all other things being equal, will be required 100 times less than in the S-band.
Но, как уже отмечалось, для получения требуемого разрешения объектов по угловым координатам, а значит, и для их сопровождения необходимо использовать как минимум S-диапазон. But, as already noted, to obtain the required resolution of objects by angular coordinates, and therefore, to accompany them, you must use at least the S-band.
Поэтому, в рассматриваемом способе-аналоге предусмотрено, что после обнаружения объекта и сопровождения с достигаемыми РЛСд точностями информацию передают РЛСк, которая после обнаружения по этим данным ведет его сопровождение с более высокими, чем РЛСд, разрешающей способностью, а следовательно, и точностью по групповым объектам. Therefore, in the analogue method under consideration, it is provided that after detecting an object and tracking with the accuracy achieved by the radar, the information is transmitted to the radar, which, after detection according to these data, maintains it with a higher resolution than the radar, and, consequently, the accuracy of group objects .
Экономия затрат энергии на обнаружение объектов РЛСк в этом способе по сравнению с предыдущим происходит за счет того, что вместо обзора всего пространства, в процессе которого необходимо было бы излучать энергию в объеме всего контролируемого пространства, излучают ее только в направлениях, в которых РЛСд обнаружила объекты. При этом надежность обнаружения объектов на заданных рубежах можно обеспечить на уровне, достигаемом РЛСд (за счет концентрации энергии в отдельных направлениях), а точность измерения угловых координат групповых объектов - на уровне - РЛСк. The energy cost saving for detecting radar objects in this method compared to the previous one is due to the fact that instead of reviewing the entire space, during which it would be necessary to radiate energy in the volume of the entire controlled space, they radiate it only in the directions in which the radar has detected objects . At the same time, the reliability of detecting objects at given boundaries can be ensured at the level reached by the radar station (due to the concentration of energy in individual directions), and the accuracy of measuring the angular coordinates of group objects is at the level of the radar station.
Недостаток этого способа обнаружения и сопровождения объектов состоит в сравнительно больших затратах энергии коротковолновой РЛС на обнаружено и сопровождение объектов. The disadvantage of this method of detecting and tracking objects is the relatively high cost of energy of the short-wave radar to detect and tracking objects.
Наиболее близким техническим решением является способ радиолокационного обнаружения и сопровождения объектов, основанный на обнаружении объектов, измерении углового размера пакета отраженных от них сигналов и координат его центра с помощью длинноволновой РЛС (РЛСд), на разрешении по этим данным объектов с помощью РЛСк, на привязке их координат к координатам центра пакета, на сопровождении их с помощью РЛСд по центру пакета и повторении операций РЛСк после изменения размера пакета (См. заявку на изобретение N 95109292/091016137, с приоритетом от 05.06.95, решение ВНИИГПЭ о выдаче патента от 16 августа 1996 г.). The closest technical solution is the method of radar detection and tracking of objects, based on the detection of objects, measuring the angular size of the packet of signals reflected from them and the coordinates of its center using a long-wave radar (RLSd), resolving objects using these radars according to these data, and linking them coordinates to the coordinates of the center of the package, accompanied by radars along the center of the package and repeating the operations of the radar after changing the size of the package (See application for invention N 95109292/091016137, with a priority of 05 .06.95, decision of VNIIGPE on the grant of a patent dated August 16, 1996).
Суть способа состоит в том, что РЛСд выполняет не только функции обзора и обнаружения объектов, но и их сопровождение. Задача обеспечения точности сопровождения групповых объектов, неразрешаемых РЛСд, решается тем, что каждый обнаруженный РЛСд объект дополнительно обнаруживается РЛСк. В случае групповых объектов с помощью РЛСк они разрешаются и их координаты привязываются к координатам центра пакета отраженных сигналов РЛСд, так что, зная координаты центра пакета (он определяется РЛСд с требуемой точностью в процессе сопровождения неразрешаемых ею объектов) и параметры привязки к нему координат объекта группы, можно всегда вычислить координаты каждого объекта. Если же произойдет маневр объектов группы относительно друг друга, т.е. изменение параметров привязки, то это событие будет обнаружено РЛСд по изменению размера пакета и операция РЛСк по разрешению объектов будет повторена, в результате чего будут определены новые параметры привязки. The essence of the method is that the radar station performs not only the functions of viewing and detection of objects, but also their support. The task of ensuring the accuracy of tracking of group objects, unresolvable radar, is solved by the fact that each detected radar object is additionally detected radar. In the case of group objects with the help of radar, they are resolved and their coordinates are tied to the coordinates of the center of the packet of reflected radar signals, so that, knowing the coordinates of the center of the packet (it is determined by radar with the required accuracy in the process of tracking objects that are not resolvable by it) and the coordinates of the group object , you can always calculate the coordinates of each object. If the maneuver of the group’s objects relative to each other, i.e. if the binding parameters are changed, this event will be detected by the radar station to change the packet size and the radar operation to resolve the objects will be repeated, as a result of which new binding parameters will be determined.
В способе-прототипе экономия энергетических затрат будет достигнута за счет того, что функции сопровождения объектов будут переданы от РЛСк к РЛСд. In the prototype method, energy cost savings will be achieved due to the fact that the tracking functions of the objects will be transferred from the radar to the radar.
Недостаток способа-прототипа состоит в достаточно больших затратах энергии из-за необходимости обнаружения РЛСк каждого объекта, в том числе одиночного, обнаруженного РЛСд, поскольку из-за недостаточной угловой разрешающей способности РЛСд следует исходить из того, что каждый обнаруженный объект может быть групповым. Поэтому можно считать, что в случае одиночного объекта затраты РЛСк на его обнаружение будут излишними, поскольку по нему с помощью РЛСк дополнительной координатной информации получено не будет. The disadvantage of the prototype method is the rather high energy costs due to the need to detect the radar of each object, including a single, detected radar, because due to the insufficient angular resolution of the radar it should be assumed that each detected object can be a group. Therefore, we can assume that in the case of a single object, the radar costs of its detection will be unnecessary, since additional coordinate information will not be obtained from it using the radar.
Если число обнаруженных РЛС одиночных объектов no, а групповых Nг, и считать, что затраты РЛСк на их обнаружение будут равными, то можно было бы уменьшить затраты энергии РЛСк в 1 + nо/nг раз, если удалось бы исключить затраты РЛСк на обнаружение одиночных объектов.If the number of detected radars of single objects is n o , and of group N g , and it is assumed that the radar costs for their detection are equal, then it would be possible to reduce radar energy costs by 1 + n o / n g times if it were possible to exclude radar costs to detect single objects.
Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи: сокращение затрат РЛСк на обнаружение объектов, обнаруженных РЛСд. The invention is aimed at solving the following problem: reducing the cost of the radar to detect objects detected radar.
Эта задача решается на основе обнаружения и сопровождения одиночных объектов РЛСд без привлечения РЛСк, и использования РЛСк только для разрешения групповых объектов. This problem is solved on the basis of the detection and tracking of single radar objects without involving radar systems, and the use of radar systems only for resolving group objects.
Указанный результат достигается тем, что в известном способе радиолокационного обнаружения и сопровождения объектов, основанном на обнаружении объектов, измерении углового размера пакета отраженных от них сигналов и координат его центра с помощью длинноволновой РЛС (РЛСд), на разрешении по этим данным объектов с помощью коротковолновой РЛС (РЛСк), на привязке их координат к координатам центра пакета, на сопровождении их с помощью РЛСд по центру пакета и повторении операций РЛСк после изменения размера пакета, согласно изобретению с помощью РЛСд распознают одиночные и групповые объекты и выполняют операции РЛСк в случае обнаружения неразрешаемых РЛСд групповых объектов. This result is achieved by the fact that in the known method of radar detection and tracking of objects, based on the detection of objects, measuring the angular size of the packet of signals reflected from them and the coordinates of its center using a long-wave radar (radar), resolution of these objects using a short-wave radar (Radar), by linking their coordinates to the coordinates of the center of the package, tracking them with the help of radar in the center of the package and repeating the operations of the radar after changing the size of the package, according to the invention, with With the help of radar, single and group objects are recognized and radar operations are performed in case of detection of unresolved radar groups.
Таким образом, суть изобретения состоит в том, что вводится дополнительная операция, выполняемая РЛСд, - распознавание, по результатам которой все обнаруженные РЛСд объекты делятся на два класса: одиночные и групповые. Одиночные объекты сопровождают РЛСд без участия РЛСк, а по групповым - РЛСк выполняет операции, предусмотренные способом-прототипом - разрешение объектов. Thus, the essence of the invention is that it introduces an additional operation performed by the radar station - recognition, according to the results of which all detected radar station objects are divided into two classes: single and group. Single objects accompany the radar station without participation of the radar station, and for group - radar station performs the operations provided for by the prototype method - resolving objects.
Распознавание одиночных и групповых объектов РЛСд может выполнять, например, на основе сравнения уровней сигнала после весовой обработки в линейном канале и в канале после ограничения за счет использования эффекта взаимного подавления перекрывающихся сигналов в ограничителе (Заявка на изобретение N 96113391/09 (019351), Решение ВНИИГПЭ от 23.06.97 г. о выдаче патента). The recognition of single and group objects of radar can be performed, for example, by comparing the signal levels after weight processing in the linear channel and in the channel after the restriction by using the effect of mutual suppression of overlapping signals in the limiter (Application for the invention N 96113391/09 (019351), Solution VNIIGPE of June 23, 1997 on the grant of a patent).
Таким образом, при реализации предлагаемого технического решения РЛСк будет использоваться только для разрешения групповых объектов и будет освобождена от работы по одиночным объектам, что обеспечит снижение затрат ее энергии до 1 + no/nг раз (no, nг соответственно число одиночных и групповых объектов, обнаруженных РЛСд).Thus, when implementing the proposed technical solution, the radar station will be used only for resolving group objects and will be relieved of work for single objects, which will reduce its energy costs to 1 + n o / n g times (n o , n g, respectively, the number of single and group objects detected by radar).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121938A RU2126543C1 (en) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | Method of radar detection and tracking of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU97121938A RU2126543C1 (en) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | Method of radar detection and tracking of objects |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2126543C1 true RU2126543C1 (en) | 1999-02-20 |
RU97121938A RU97121938A (en) | 1999-04-20 |
Family
ID=20200694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU97121938A RU2126543C1 (en) | 1997-12-30 | 1997-12-30 | Method of radar detection and tracking of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2126543C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456633C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-07-20 | Федеральное государственное научное учреждение "Государственный научно-технологический центр "Наука" (ФГНУ "ГНТЦ "Наука") | Method of tracking clustered air target from 'turbojet aircraft' class |
RU2464414C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of developing multi-bed massive oil deposit |
RU2669383C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-10-11 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Стрела" (ПАО "НПО "Стрела") | Owl radar station for protection of property |
-
1997
- 1997-12-30 RU RU97121938A patent/RU2126543C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Сколник М. Справочник по радиолокации. - М.: Сов. радио, 1979, т.3, с.430. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. - М.: Сов. Радио, 1970, с.284. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464414C1 (en) * | 2011-02-18 | 2012-10-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of developing multi-bed massive oil deposit |
RU2456633C1 (en) * | 2011-05-03 | 2012-07-20 | Федеральное государственное научное учреждение "Государственный научно-технологический центр "Наука" (ФГНУ "ГНТЦ "Наука") | Method of tracking clustered air target from 'turbojet aircraft' class |
RU2669383C1 (en) * | 2017-05-23 | 2018-10-11 | Публичное акционерное общество "Научно-производственное объединение "Стрела" (ПАО "НПО "Стрела") | Owl radar station for protection of property |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3792472A (en) | Warning indicator to alert aircraft pilot to presence and bearing of other aircraft | |
US6356229B1 (en) | Method for processing radar signals | |
US4042927A (en) | Ability of a monopulse radar to resolve and track jammers passively | |
US20070252750A1 (en) | Method and Device for Filtering Responses in a Secondary Radar Extractor | |
RU2126543C1 (en) | Method of radar detection and tracking of objects | |
US4862177A (en) | Processor for discriminating between ground and moving targets | |
US4891648A (en) | Aircraft radar arrangement | |
RU2611434C1 (en) | Method of space radar scanning | |
RU2150716C1 (en) | Method of radar detection and tracking of objects, radar complex for realization of method | |
US9270020B2 (en) | Antenna arrangement for a radar system | |
US11226410B2 (en) | Method and system for tracking objects using passive secondary surveillance radar | |
EP0594797A1 (en) | Process for monitoring a zone. | |
US5247311A (en) | Loro antenna and pulse pattern detection system | |
RU2304789C1 (en) | Method of radar tracking of object's trajectory | |
RU119126U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING ANGULAR RESOLUTION OF AMPLITUDE TOTAL-DIFFERENT MONO-PULSE SYSTEM | |
US3939475A (en) | Method of measuring range with large bistatic angle radar | |
AU750292B2 (en) | Device for position determination by means of radio waves | |
RU2127436C1 (en) | Process of radar detection and tracking of objects, complex of radars for realization of process and radar for implementation of complex | |
RU2149421C1 (en) | Technique of radar detection and tracking of objects and radar for its realization | |
da Silva et al. | Novel post-Doppler STAP with a priori knowledge information for traffic monitoring applications: basic idea and first results | |
RU2137152C1 (en) | Method of radar detection and tracking of objects | |
DE3004633C2 (en) | ||
RU2157550C1 (en) | Method of detection of group objects | |
Barros Cardoso da Silva et al. | Novel post-Doppler STAP with a priori knowledge information for traffic monitoring applications: basic idea and first results | |
Berle | Mixed triangulation/trilateration technique for emitter location |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |