RU2191404C2 - Измеритель ширины функции рассеяния среды - Google Patents
Измеритель ширины функции рассеяния среды Download PDFInfo
- Publication number
- RU2191404C2 RU2191404C2 RU2001100186/09A RU2001100186A RU2191404C2 RU 2191404 C2 RU2191404 C2 RU 2191404C2 RU 2001100186/09 A RU2001100186/09 A RU 2001100186/09A RU 2001100186 A RU2001100186 A RU 2001100186A RU 2191404 C2 RU2191404 C2 RU 2191404C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- meter
- input
- width
- output
- source
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике диагноза и мониторинга рассеивающих свойств среды распространения радиоволн при бистатической локации. Техническим результатом изобретения является исключение когерентной обработки сигнала, а также повышение точности оценки рассеивающих свойств среды. Этот результат достигается тем, что в измеритель ширины функции рассеяния среды, содержащий антенну с двумя разнесенными по углу в плоскости сканирования диаграммы направленности источника одинаковыми диаграммами направленности и с двумя выходами, два приемника, вычитатель и индикатор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены измеритель задержки огибающих пачек, измеритель угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника, два умножителя, квадратор, делитель, вычислитель квадратного корня, клемма ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя и клемма ввода значения углового разнесения. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике диагноза и мониторинга рассеивающих свойств среды распространения радиоволн при бистатической локации - методом пассивной локации искусственного источника излучения радиоволн со сканирующей диаграммой направленности.
Рассматриваемая ситуация характеризуется расположением зондирующего источника и измерителя на разных концах трассы с рассеянием. При этом характеристика (идентификация) трассы распространения производится по параметру когерентности поля в месте приема, определяемому тем или иным способом в [1, 2] . Однако, кроме зависимости от состояния трассы распространения, значение параметра когерентности в месте приема определяется и шириной диаграммы направленности источника излучения, что не учитывается в [1, 2] и приводит к ошибке при оценке рассеивающих свойств среды.
Повышение точности оценки когерентности поля обеспечивает наиболее близкое по технической сущности и достигаемым результатам к данному изобретению "Устройство для определения параметра когерентности" [2]. Получение положительного эффекта в этом устройстве достигается за счет формирования двух диаграмм направленности (ДН), обеспечивающих раздельный по углам прихода прием регулярной и рассеянной составляющих поля. Формирование разнесенных по углу ДН производится посредством двух вынесенных из фокуса зеркальной антенны облучателей и суммарно-разностных преобразований колебаний с выходов этих облучателей. Дальнейшая обработка (с использованием приемников, вычитателя и всегда имеющегося индикатора) позволила получить значение параметра когерентности - отношения мощностей регулярной и рассеянной компонент поля в месте приема.
Недостаток этого устройства появляется при наличии поперечной трассе составляющей скорости ветрового переноса рассеивателей (что часто имеет место), перемещения источника или самого измерителя. Возникающее при этом относительное доплеровское смещение спектров сигналов на выходах антенны с угловым разнесением ДН ([1], с.63-64) означает нарушение синфазности колебаний на входах суммарно-разностных преобразователей в [2]. Это приводит к появлению ошибок в оценке когерентности поля, вплоть до нарушения работоспособности измерителя, наступающей при функциональной смене выходов суммарно-разностных преобразователей, когда на суммарном выходе образуется разность, а на разностном - сумма колебаний.
Изобретение направлено на повышение точности оценки рассеивающих свойств среды распространения радиоволн. Уменьшение ошибки возможно в случае сканирования диаграммы направленности источника излучения.
С этой целью в измеритель ширины функции рассеяния среды, содержащий антенну с двумя разнесенными по углу в плоскости сканирования диаграммы направленности источника одинаковыми диаграммами направленности и с двумя выходами, два приемника, вычитатель и индикатор, введены: измеритель задержки огибающих пачек, измеритель угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника, два умножителя, квадратор, делитель, вычислитель квадратного корня, клемма ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя и клемма ввода значения углового разнесения. Причем каждый выход антенны через приемник соединен с соответствующим входом измерителя задержки огибающих пачек, выход которого подключен к входу первого умножителя, второй вход которого через измеритель угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника соединен с выходом одного из приемников. Выход первого умножителя соединен с первым входом вычитателя и входом второго умножителя, второй вход которого через квадратор подключен к клемме ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя. Клемма ввода значения углового разнесения соединена со вторым входом вычитателя, выход которого подключен к входу делителя, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя. Выход делителя через вычислитель квадратного корня подключен к индикатору.
На фиг. 1 представлена функциональная блок-схема измерителя ширины функции рассеяния среды; на фиг.2 показан чертеж, изображающий (без соблюдения масштабов) геометрическую картину трассы распространения с рассеянием.
Измеритель ширины функции рассеяния среды (фиг.1) содержит антенну 1 с двумя выходами и с двумя разнесенными по углу в плоскости сканирования одинаковыми диаграммами направленности, два приемника 2, 3, измеритель 4 задержки огибающих пачек, измеритель 5 угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника, первый 6 и второй 7 умножители, вычитатель 8, квадратор 9, делитель 10, вычислитель 11 квадратного корня, индикатор 12, клемму К1 ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя и клемму К2 ввода значения углового разнесения.
На фиг. 2 позицией 1 обозначена диаграмма направленности сканирующего источника, позициями 2 и 3 обозначены соответственно первая и вторая разнесенные по углу в плоскости сканирования диаграммы направленности измерителя, позиция 4 - условное изображение функции рассеяния среды, позиция 5 - область рассеяния среды, позиция 6 - область рассеяния, определяемая диаграммой направленности сканирующего источника.
Для описания работы измерителя необходимо сделать некоторые аналитические пояснения.
На фиг.2 представлено обычно изображаемая геометрия трассы с рассеянием. Для часто используемой гауссовской аппроксимации ДН
где ft(αc;β) - сканирующая ДН источника (поз.1 фиг.2);
αc - текущее значение угловой координаты, отсчитываемой от направления источник - измеритель (относительно линии АВ на фиг.2);
β - ориентация ДН источника (см. фиг.2);
θt - ширина ДН источника на уровне 3 дБ от максимума;
f1(2)(αc;α1(2)) - разнесенные по углу ДН измерителя (фиг.2: поз.2. поз. 3);
α1(2) - ориентация ДН измерителя относительно направления на источник;
θ - ширина ДН антенны измерителя.
где ft(αc;β) - сканирующая ДН источника (поз.1 фиг.2);
αc - текущее значение угловой координаты, отсчитываемой от направления источник - измеритель (относительно линии АВ на фиг.2);
β - ориентация ДН источника (см. фиг.2);
θt - ширина ДН источника на уровне 3 дБ от максимума;
f1(2)(αc;α1(2)) - разнесенные по углу ДН измерителя (фиг.2: поз.2. поз. 3);
α1(2) - ориентация ДН измерителя относительно направления на источник;
θ - ширина ДН антенны измерителя.
В качестве функции рассеяния Ф(αc) можно принять гауссовскую функцию по текущему значению угловой координаты αc
где θp - ширина функции рассеяния (фиг. 2: поз.4) на уровне 3 дБ от максимума.
где θp - ширина функции рассеяния (фиг. 2: поз.4) на уровне 3 дБ от максимума.
С точностью до несущественного в данном случае множителя, независимого от ориентации ДН измерителя и одинакового для обоих приемных каналов, амплитуды на выходах антенны (и приемников) пропорциональны
Сканирование ДН источника (т. е. изменение β) приводит к поперечному трассе перемещению области рассеяния поз. 6 (фиг.2) и как следствие - к формированию на выходах приемной антенны и выходах приемников 2 и 3 (фиг.1) двух несовпадающих по времени (и по углу β) огибающих пачек. Величина этого несовпадения - задержка огибающих пачек и является информативным параметром сигнала используемым для оценки ширины функции рассеяния среды (поз.4 фиг. 2).
Сканирование ДН источника (т. е. изменение β) приводит к поперечному трассе перемещению области рассеяния поз. 6 (фиг.2) и как следствие - к формированию на выходах приемной антенны и выходах приемников 2 и 3 (фиг.1) двух несовпадающих по времени (и по углу β) огибающих пачек. Величина этого несовпадения - задержка огибающих пачек и является информативным параметром сигнала используемым для оценки ширины функции рассеяния среды (поз.4 фиг. 2).
Положения ДН источника в моменты формирования максимумов огибающих пачек βm1(2) определяются из условий
Следовательно, угловая задержка огибающих пачек, измеряемая по несовпадению их максимумов,
где αp = α1-α2 - известная величина углового разнесения ДН измерителя (см.фиг.2).
Следовательно, угловая задержка огибающих пачек, измеряемая по несовпадению их максимумов,
где αp = α1-α2 - известная величина углового разнесения ДН измерителя (см.фиг.2).
Отсюда и следует соотношение, используемое для оценки ширины функции рассеяния: 
Равенство нулю задержки огибающих пачек (βp = 0) вполне закономерно определяет и нулевое значение ширины функции рассеяния.
Равенство нулю задержки огибающих пачек (βp = 0) вполне закономерно определяет и нулевое значение ширины функции рассеяния.
Практически, оценка угловой задержки огибающих пачек βp определяется через измерение временной задержки τ и угловую скорость сканирования Ω (которую также надо измерять): βp = τΩ. Поэтому окончательный вид формулы для оценки ширины функции рассеяния может быть следующим:
Измеритель ширины функции рассеяния среды (фиг.1) работает следующим образом. Колебания с выходов антенны 1, формирующей две одинаковые разнесенные по углу в плоскости сканирования ДН, усиливаются и детектируются в приемниках 2, 3 и поступают на входы измерителя 4 задержки огибающих пачек. Измеряемая здесь временная задержка пачек τ может быть оценена как по запаздыванию максимумов пачек, так и другими способами, например взаимно-корреляционным.
Измеритель ширины функции рассеяния среды (фиг.1) работает следующим образом. Колебания с выходов антенны 1, формирующей две одинаковые разнесенные по углу в плоскости сканирования ДН, усиливаются и детектируются в приемниках 2, 3 и поступают на входы измерителя 4 задержки огибающих пачек. Измеряемая здесь временная задержка пачек τ может быть оценена как по запаздыванию максимумов пачек, так и другими способами, например взаимно-корреляционным.
Для получения углового значения задержки βp ее временное значение τ поступает на вход первого умножителя 6, где умножается на измеренное в измерителе 5 (например, по известному периоду обзора источника) значение угловой скорости сканирования ДН источника Ω, в результате чего на выходе первого умножителя и образуется значение задержки βp = τΩ. Это значение поступает на вход вычитателя 8 и вход второго умножителя 7, на второй вход которого подается значение квадрата ширины ДН измерителя (θ2), образованное на выходе квадратора 9 по поступившему на его вход через клемму К2 значению ширины ДН измерителя θ. В результате на выходе второго умножителя формируется произведение τΩθ2, поступающее на вход делителя.
На выходе вычитателя 8 по поданным на его первый вход значению βp = τΩ и через клемму К2 значению углового разнесения ДН αp формируется разность αp-τΩ, поступающая на второй вход делителя 10. На выходе делителя 10 образуется частное 
, из которого после вычисления квадратного корня в 11 в соответствии с (1) формируется искомое значение ширины функции рассеяния среды θp, отображаемое на индикаторе 12.
Все элементы устройства и производимые ими операции не являются оригинальными, допускают достаточно многочисленные варианты их исполнения (изложенные в общеизвестных публикациях) и вследствие этого не нуждаются в специальном описании.
Таким образом, использование дополнительных элементов и их связей позволяет повысить точность оценки рассеивающих свойств среды путем измерения ширины ее функции рассеяния, во-первых, за счет индифферентности результата измерений от степени направленности антенны источника. Во-вторых, посредством исключения когерентной обработки сигнала, позволившей избежать влияния относительного доплеровского смещения спектров сигналов на процесс измерения и исключить, таким образом, возможность нарушения работоспособности измерителя.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Шарыгин Г. С. Статистическая структура поля УКВ за горизонтом. М.: Радио и связь, 1983, с.102-105.
1. Шарыгин Г. С. Статистическая структура поля УКВ за горизонтом. М.: Радио и связь, 1983, с.102-105.
2. А.с. СССР, 1561051, заявл. 29.02.88. Устройство для определения параметра когерентности. Авт. И.В. Денисова, С.Л. Капарулин, А.В. Лопатин, В.Д. Плахотников. Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (прототип).
Claims (1)
- Измеритель ширины функции рассеяния среды, содержащий антенну с двумя разнесенными по углу в плоскости сканирования диаграммы направленности источника одинаковыми диаграммами направленности и с двумя выходами, два приемника, вычитатель и индикатор, отличающийся тем, что в него дополнительно введены измеритель задержки огибающих пачек, измеритель угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника, два умножителя, квадратор, делитель, вычислитель квадратного корня, клемма ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя и клемма ввода значения углового разнесения, причем каждый выход антенны через приемник соединен с соответствующим входом измерителя задержки огибающих пачек, выход которого подключен ко входу первого умножителя, второй вход которого через измеритель угловой скорости сканирования диаграммы направленности источника соединен с выходом одного из приемников, выход первого умножителя соединен с первым входом вычитателя и входом второго умножителя, второй вход которого через квадратор подключен к клемме ввода значения ширины диаграмм направленности измерителя, клемма ввода значения углового разнесения соединена со вторым входом вычитателя, выход которого подключен к входу делителя, второй вход которого соединен с выходом второго умножителя, выход делителя через вычислитель квадратного корня подключен к индикатору.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001100186/09A RU2191404C2 (ru) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Измеритель ширины функции рассеяния среды |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001100186/09A RU2191404C2 (ru) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Измеритель ширины функции рассеяния среды |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2191404C2 true RU2191404C2 (ru) | 2002-10-20 |
Family
ID=20244362
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001100186/09A RU2191404C2 (ru) | 2001-01-03 | 2001-01-03 | Измеритель ширины функции рассеяния среды |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2191404C2 (ru) |
-
2001
- 2001-01-03 RU RU2001100186/09A patent/RU2191404C2/ru active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7528768B2 (en) | Radar device | |
| CN107064861A (zh) | 用于估计到达角的设备以及用于波束成形的设备 | |
| EP2902799B1 (en) | Doppler radar test system | |
| EP0150997A2 (en) | Measuring characteristics of an ultrasonic wave medium | |
| EP1239298B1 (en) | Method and radar for detecting distance to a target | |
| US7218272B2 (en) | Reducing antenna boresight error | |
| US7946992B2 (en) | Velocity measuring method and velocity measuring device using the same | |
| US8659470B2 (en) | Apparatus for estimating the height at which a target flies over a reflective surface | |
| US8576657B1 (en) | Method for calibrating a plurality of data channels in a vector sensor | |
| RU2557808C1 (ru) | Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором | |
| US4980633A (en) | Method and apparatus for measuring a vehicle's own speed by the Doppler radar principle | |
| JPH05196725A (ja) | 低仰角ターゲットの高さ判定装置及び方法 | |
| US6714481B1 (en) | System and method for active sonar signal detection and classification | |
| JP2019023577A (ja) | 移動目標探知システム及び移動目標探知方法 | |
| RU2486540C1 (ru) | Имитатор ложной радиолокационной цели при зондировании сигналами с линейной частотной модуляцией | |
| RU2449309C1 (ru) | Способ распознавания класса цели и устройство для его осуществления | |
| RU2191404C2 (ru) | Измеритель ширины функции рассеяния среды | |
| JP4266810B2 (ja) | 風速ベクトル算出装置 | |
| RU2204844C2 (ru) | Устройство для измерения ширины функции рассеяния среды | |
| JP5379312B2 (ja) | 距離測定装置 | |
| JP7396630B2 (ja) | 測距装置および測距方法 | |
| US20240036183A1 (en) | Radar method and radar system for a phase-coherent analysis | |
| JP3484995B2 (ja) | 瞬時パッシブ距離測定装置 | |
| RU2724315C1 (ru) | Способ пассивного определения координат движущегося слабого источника излучения | |
| US10845475B2 (en) | Method of measuring azimuth of radar target |