RU2239845C2 - Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) - Google Patents
Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2239845C2 RU2239845C2 RU2002119904/09A RU2002119904A RU2239845C2 RU 2239845 C2 RU2239845 C2 RU 2239845C2 RU 2002119904/09 A RU2002119904/09 A RU 2002119904/09A RU 2002119904 A RU2002119904 A RU 2002119904A RU 2239845 C2 RU2239845 C2 RU 2239845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- signals
- objects
- frequency
- output
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемая система относится к области радиоэлектроники, в частности ближней радиолокации, и может быть использована в системах предотвращения столкновений транспортных средств и контроля дорожного движения.The proposed system relates to the field of electronics, in particular short-range radar, and can be used in systems for preventing collisions of vehicles and traffic control.
В последнее десятилетие наблюдается бурное развитие радиолокационных средств определения обстановки на автомобильных транспортных магистралях, основным достоинством которых является возможность предоставления водителям транспортных средств и сотрудникам органов, контролирующих дорожное движение, объективных данных о скоростях и координатах объектов на магистралях в любое время суток и в любых погодных условиях. В настоящее время в развитых странах подобными системами, работающими в миллиметровом диапазоне длин волн, оснащаются автобусы и грузовой транспорт, ожидается, что к 2005 году более 1 млн. систем будут установлены на легковые автомобили. Сдерживающим фактором широкого применения автомобильных радиолокаторов (радаров) является их относительно высокая стоимость (см. журнал “Microwave Journal”, 2001, vol. 44, #5, р.271).In the last decade, there has been a rapid development of radar means for determining the situation on highways, the main advantage of which is the ability to provide drivers of vehicles and employees of traffic control authorities with objective data on the speeds and coordinates of objects on highways at any time and in any weather conditions . Currently, in developed countries, buses and freight vehicles are equipped with similar systems operating in the millimeter wavelength range, and it is expected that by 2005 more than 1 million systems will be installed in passenger cars. A restraining factor for the widespread use of automotive radars (radars) is their relatively high cost (see Microwave Journal, 2001, vol. 44, # 5, p. 271).
Анализ патентной и научно-технической информации позволяет сделать вывод, что основной причиной высокой стоимости систем этого класса является сложность аналогового приемопередатчика радиолокатора, содержащего, как правило, большое количество дорогостоящих микроволновых узлов.Analysis of patent and scientific and technical information allows us to conclude that the main reason for the high cost of systems of this class is the complexity of the analog radar transceiver, which usually contains a large number of expensive microwave nodes.
В большинстве известных технических решений для зондирования используют сигнал с линейной частотной модуляцией (или сочетание его с непрерывным немодулированным сигналом), а информацию о скорости и дальности объектов получают измерением мгновенной разности частот излучаемого и принятого сигнала.Most known technical solutions use a linear frequency modulation signal (or a combination of it with a continuous unmodulated signal) for sensing, and information about the speed and range of objects is obtained by measuring the instantaneous frequency difference of the emitted and received signal.
Примером такого решения является радиолокатор и реализуемый им способ измерения параметров объектов, в котором относительно высокие технические параметры обеспечиваются применением сложной схемы формирования зондирующего сигнала в передатчике и двойного преобразования частоты в приемнике (см. Millimeter-Wave Radar Sensor for Automotive Intelligent Cruise Control (ICC), IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, No 12, December 1997).An example of such a solution is the radar and the method of measuring object parameters that it implements, in which relatively high technical parameters are provided by using a complex scheme for generating a sounding signal in a transmitter and double frequency conversion in a receiver (see Millimeter-Wave Radar Sensor for Automotive Intelligent Cruise Control (ICC) , IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, No. 12, December 1997).
Другим примером является способ определения дальности в доплеровских измерителях вектора скорости для летательных аппаратов (см. патент РФ №2018864 от 10.07.92), в котором используется частотная модуляция зондирующего сигнала по ступенчато-пилообразному закону с заданной величиной скачка частоты на ступеньку и длительностью ступеньки с возможностью измерения фазы в ней. Дальность определяют по разности фаз частотно-модулированного излучаемого и отраженного сигнала на частоте модуляции. Недостатком известного способа измерения является низкая чувствительность, обусловленная тем фактом, что преобразованный принятый сигнал (сигнал промежуточных частот) лежит в области низких частот, где имеет место большой уровень фликкер-шума.Another example is a method for determining the distance in Doppler velocity vector meters for aircraft (see RF patent No. 20188864 dated 10.07.92), which uses the frequency modulation of the probing signal according to a step-sawtooth law with a given value of the frequency jump per step and the duration of the step with the ability to measure the phase in it. The range is determined by the phase difference of the frequency-modulated emitted and reflected signal at the modulation frequency. A disadvantage of the known measurement method is the low sensitivity due to the fact that the converted received signal (intermediate frequency signal) lies in the low frequency region where there is a high level of flicker noise.
Общим недостатком метода радиолокации с линейно-частотной модуляцией (метода ЛЧМ) является, как известно, ограничение разрешающей способности и точности измерения дальности длительностью периода частотной модуляции, что обусловлено тем, что принятый сигнал анализируется во временной области.A common drawback of the linear frequency modulation radar method (LFM method) is, as you know, the limitation of the resolution and accuracy of measuring the range by the duration of the frequency modulation period, due to the fact that the received signal is analyzed in the time domain.
Предпосылки к альтернативному способу радиолокации, использующему обработку сигнала в частотной области (спектральный подход), отражены в монографии (см. Мухаммед Абд Аль-Вахиб Исмаил. Радиолокационный высотомер с двойной частотной модуляцией. Изд. Иностранной литературы, М., 1957, (пер. с англ.) или Mohamed Abd-El Wahab Ismael, A Study of the Double Modulated F.M. Radar, Verlag Leeman, Zurich, 1955). Некоторые результаты, изложенные в разделе 2 первой главы монографии, в частности, полученное автором выражение (29) для спектра выходного сигнала смесителя, перемножающего излучаемый и принятый частотно-модулированные по гармоническому закону сигналы, являются отдаленным аналогом предлагаемого способа радиолокации. Автором монографии, однако, при выводе формулы (29) сделаны упрощения, скрывшие некоторые особенности спектра, в частности зависимость фаз гармоник модулирующего сигнала от расстояния до отражающего объекта.The prerequisites for an alternative method of radar using signal processing in the frequency domain (spectral approach) are reflected in the monograph (see Muhammad Abd Al-Wahib Ismail. Radar Altimeter with Dual Frequency Modulation. Foreign Literature Publishing House, M., 1957, (trans. Eng.) or Mohamed Abd-El Wahab Ismael, A Study of the Double Modulated FM Radar, Verlag Leeman, Zurich, 1955). Some of the results presented in
Близким к изобретению является способ измерения параметров объектов, реализуемый гомодинным радиолокатором непрерывного излучения с частотной модуляцией, в котором модулируемый по частоте генератор СВЧ-колебаний служит одновременно генератором передатчика и гетеродином приемника, с последующей обработкой сигнала смесителя.Close to the invention is a method of measuring the parameters of objects, implemented by a homodyne continuous-wave radar with frequency modulation, in which a frequency-modulated microwave oscillator serves both as a transmitter generator and a receiver local oscillator, followed by processing of the mixer signal.
Способом-прототипом предлагаемого изобретения является способ радиолокационного измерения скорости и координат объектов, включающий излучение периодически модулированного по частоте зондирующего сигнала, прием отраженных от объектов сигналов, перемножение излучаемого и принятых сигналов, усиление в заданной полосе частот полученного в результате перемножения гомодинного сигнала и анализ полученного сигнала промежуточных частот. Расстояние до объекта вычисляют по измеренной амплитуде гармоники спектра выходного (гомодинного) сигнала смесителя, а скорость - по доплеровской частоте изменения этой амплитуды (см. “Справочник по радиолокации”, в четырех томах под редакцией М. Сколника (далее “Справочник”), том 3, М.: Советское радио, 1976-1979 (пер. с английского “RADAR HANDBOOK”, Editor-In-Chief M.I.Skolnik, McGRAU-HILL BOOK COMPANY, 1970)”, том 3, 1979, стр. 258-262). Недостатками известного способа является низкая предельная дальность, обусловленная неоптимальностью приема отраженных сигналов, большая погрешность измерения дальности объектов, обусловленная сильной зависимостью амплитуды гармоник от дестабилизирующих факторов, а также отсутствие возможности определения знака радиальной скорости.The prototype method of the present invention is a method of radar measuring the speed and coordinates of objects, including the radiation of a periodically modulated frequency probe signal, receiving signals reflected from objects, multiplying the emitted and received signals, amplifying the frequency band obtained as a result of multiplying the homodyne signal and analyzing the received signal intermediate frequencies. The distance to the object is calculated from the measured harmonic amplitude of the spectrum of the output (homodyne) signal of the mixer, and the speed is calculated from the Doppler frequency of changes in this amplitude (see “Radar Reference”, in four volumes edited by M. Skolnik (hereinafter “Reference”),
По наибольшему количеству существенных признаков системой-прототипом предлагаемого изобретения является автомобильная радарная система (см. патент США №5325097 от 28 июня 1994, “Multimode Radar for Road Vehicle Blind-zone Target Discrimination”). Известная система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов содержит соединенные микроволновыми входами и выходами антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение зондирующего и прием отраженных от измеряемых объектов сигналов, и приемопередающее устройство, обеспечивающее формирование зондирующего сигнала, перемножение с ним принятых сигналов и усиление промежуточных частот полученного гомодинного сигнала, а также аналого-цифровой преобразователь и процессор, вход управления частотой зондирующего сигнала и выходы промежуточной частоты приемопередающего устройства соединены соответственно с аналоговым выходом процессора и входами аналого-цифрового преобразователя, а процессор наделен программами управления частотой приемопередающего устройства и вычисления скоростей и координат объектов. Приемопередающее устройство включает генератор зондирующего сигнала, вход управления частотой которого соединен через модулятор с цифровым процессором, смеситель, первый вход которого соединен с выходом генератора зондирующего сигнала, второй вход подключен к входу приемопередающего устройства, а выход через полосовой усилитель соединен с выходом приемопередающего устройства. Антенно-фидерное устройство выполнено в виде передающей и приемной антенн.According to the greatest number of essential features, the prototype system of the present invention is an automobile radar system (see US patent No. 5325097 dated June 28, 1994, “Multimode Radar for Road Vehicle Blind-zone Target Discrimination”). The known system for radar measurement of the velocities and coordinates of objects includes an antenna-feeder device connected by microwave inputs and outputs, providing radiation from the probe and receiving signals reflected from the measured objects, and a transceiver device that provides the formation of a sounding signal, multiplying the received signals with it and amplifying the intermediate frequencies of the received homodyne signal, as well as an analog-to-digital converter and processor, frequency control input of the probing system the signals and outputs of the intermediate frequency of the transceiver are connected respectively to the analog output of the processor and the inputs of the analog-to-digital converter, and the processor is endowed with programs for controlling the frequency of the transceiver and calculating the speeds and coordinates of objects. The transceiver includes a probe signal generator, the frequency control input of which is connected through a modulator to a digital processor, a mixer, the first input of which is connected to the output of the probe signal generator, the second input is connected to the input of the transceiver device, and the output through a strip amplifier is connected to the output of the transceiver device. Antenna-feeder device is made in the form of transmitting and receiving antennas.
Способ, реализуемый системой-прототипом определения параметров транспортного средства, использует линейно-частотно-модулированный сигнал с линейно растущей и линейно уменьшающейся частотой, а также режим с постоянной частотой излучаемого сигнала. Излучаемый и принятый сигналы перемножают, выделяют сигнал промежуточных частот, который преобразуют в цифровую форму и анализируют во временной области с помощью цифрового процессора с учетом собственной скорости транспортного средства.The method implemented by the prototype system for determining vehicle parameters uses a linear frequency-modulated signal with a linearly increasing and linearly decreasing frequency, as well as a mode with a constant frequency of the emitted signal. The emitted and received signals are multiplied, an intermediate frequency signal is extracted, which is converted to digital form and analyzed in the time domain using a digital processor, taking into account the vehicle’s own speed.
Недостатком системы-прототипа является недостаточная предельная дальность и точность измерений, обусловленная описанными выше особенностями метода ЛЧМ, а также сильным влиянием фликкер-шума.The disadvantage of the prototype system is the insufficient limit range and accuracy of measurements due to the above described features of the LFM method, as well as the strong influence of flicker noise.
Для устранения вышеуказанных недостатков была поставлена задача создания способа и системы для радиолокационного измерения скорости и координат объектов, обеспечивающих при минимальной стоимости достаточную для целей безопасности дорожного движения предельную дальность, разрешающую способность и точность измерения скоростей и координат объектов.To eliminate the above drawbacks, the task was to create a method and system for radar measuring the speed and coordinates of objects, providing at a minimum cost sufficient range for road safety purposes, the resolution, resolution and accuracy of measuring speeds and coordinates of objects.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе радиолокационного измерения скоростей и координат объектов, включающем излучение периодически модулированного по частоте зондирующего сигнала, прием отраженных от объектов сигналов, перемножение излучаемого и принятых сигналов, усиление в заданной полосе частот полученного в результате перемножения гомодинного сигнала и анализ полученного сигнала промежуточных частот, согласно изобретению формируют основное и квадратурное частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала, вычисляют основное и квадратурное частотные множества функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, из которых вычисляют множество функций амплитуд гармоник сигнала промежуточных частот, из полученных функций амплитуд, по крайней мере, двух - четной и нечетной - гармоник выделяют доплеровские сигналы обнаруженных объектов, вычисляют основные и квадратурные множества коэффициентов корреляции одного из выделенных доплеровских сигналов и функций корреляции и определяют модули радиальной скорости объектов по частоте выделенных доплеровских сигналов, знаки радиальной скорости - по знаку разности фаз доплеровских сигналов, выделенных из четной и нечетной гармоник, а по отношениям постоянных составляющих квадратурных и основных функций корреляции для неподвижных объектов или по отношениям квадратурных и основных коэффициентов корреляции для движущихся объектов определяют фазочастотную характеристику сигнала промежуточных частот и вычисляют дальность до основного объекта по крутизне линейной составляющей, а разности дальностей основного и других отражающих объектов - по периодам периодических составляющих фазочастотной характеристики.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of radar measurement of the speeds and coordinates of objects, including the radiation of a periodically modulated frequency probe signal, the reception of signals reflected from objects, multiplication of the emitted and received signals, amplification in a given frequency band obtained as a result of multiplication of the homodyne signal and analysis the received signal of intermediate frequencies, according to the invention form the main and quadrature frequency sets of reference signals, each of which contains one of the harmonics of the modulating signal, the main and quadrature frequency sets of the correlation functions of the reference signals and the intermediate frequency signal are calculated, from which the many amplitude functions of the harmonics of the intermediate frequency signal are calculated, from the obtained amplitude functions of at least two - even and odd - harmonics extract Doppler signals of detected objects, calculate the basic and quadrature sets of correlation coefficients of one of the selected Doppler signals and correl functions and determine the modules of the radial velocity of objects by the frequency of the extracted Doppler signals, the signs of the radial velocity - by the sign of the phase difference of the Doppler signals isolated from even and odd harmonics, and by the ratios of the constant components of the quadrature and main correlation functions for stationary objects or by the ratios of quadrature and fundamental correlation coefficients for moving objects determine the phase-frequency characteristic of the intermediate frequency signal and calculate the distance to the main object from the steepness linear component, and the difference of distances of the ground and other reflective objects - for periods of periodic components of the phase-frequency characteristics.
Во втором варианте способа радиолокационного измерения скоростей и координат объектов согласно изобретению формируют нечетное и четное временные множества опорных сигналов, соответствующие множеству средних значений измеряемых дальностей, каждый из которых содержит соответственно только нечетные или только четные гармоники модулирующего сигнала, вычисляют множества нечетных и четных функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, выделяют из функций корреляции нечетные и четные постоянные составляющие и доплеровские сигналы, по которым вычисляют первый и второй полные доплеровские сигналы обнаруженных объектов путем суммирования и вычитания нечетного и четного выделенных доплеровских сигналов, причем фазу одного из них предварительно изменяют на π /2, и определяют модули радиальной скорости объектов по частотам полных доплеровских сигналов, знаки радиальной скорости - по величине отношений уровней первого и второго полных доплеровских сигналов, а по уровням нечетной или четной постоянных составляющих функций корреляции для неподвижных объектов или по амплитуде полных доплеровских сигналов для движущихся объектов определяют номер опорного сигнала в множествах и соответственно дальность до неподвижных или движущихся объектов.In a second embodiment of the method for radar measuring the speeds and coordinates of objects according to the invention, odd and even time sets of reference signals are generated corresponding to a set of average values of the measured ranges, each of which contains respectively only odd or only even harmonics of the modulating signal, the sets of odd and even reference correlation functions are calculated signals and a signal of intermediate frequencies, odd and even constant components and additional Ero signals, by which the first and second full Doppler signals of detected objects are calculated by summing and subtracting the odd and even selected Doppler signals, the phase of one of them being preliminarily changed to π / 2, and the radial velocity modules of objects are determined from the frequencies of the full Doppler signals, signs radial velocity - by the magnitude of the ratio of the levels of the first and second full Doppler signals, and by the levels of the odd or even constant components of the correlation functions for fixed objects or the amplitude of the total Doppler signals for moving objects determine the number of the reference signal in the sets and, accordingly, the distance to stationary or moving objects.
В третьем варианте способа радиолокационного измерения скоростей и координат объектов согласно изобретению формируют нечетное и четное временные множества опорных сигналов, соответствующих множеству значений измеряемых дальностей, каждый из которых содержит соответственно только нечетные или только четные гармоники модулирующего сигнала, а также основное и квадратурное частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала, вычисляют временные нечетное и четное множества функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, а также основное и квадратурное частотные множества функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, выделяют из функций корреляции временных множеств нечетные и четные доплеровские сигналы, по которым вычисляют первый и второй полные доплеровские сигналы обнаруженных объектов путем суммирования и вычитания нечетного и четного выделенных доплеровских сигналов, причем фазу одного из них предварительно изменяют на π /2, после чего вычисляют основное и квадратурное частотные множества коэффициентов корреляции полных доплеровских сигналов и функций корреляции основного и квадратурного частотных множеств и определяют модули радиальной скорости обнаруженных объектов по частотам полных доплеровских сигналов, знаки радиальной скорости - по величине отношения уровней первого и второго полных доплеровских сигналов, а по отношениям квадратурных и основных коэффициентов корреляции определяют фазочастотную характеристику сигнала промежуточных частот и вычисляют дальность до основного объекта по крутизне линейной составляющей, а разности дальностей основного и других отражающих объектов - по периодам периодических составляющих фазочастотной характеристики.In a third embodiment of the method for radar measuring the velocities and coordinates of objects according to the invention, odd and even temporal sets of reference signals corresponding to a plurality of measured ranges are generated, each of which contains respectively only odd or only even harmonics of the modulating signal, as well as the fundamental and quadrature frequency sets of reference signals , each of which contains one of the harmonics of the modulating signal, calculate the odd and even time sets of functions to the correlation functions of the reference signals and the intermediate frequency signal, as well as the main and quadrature frequency sets of the correlation functions of the reference signals and the intermediate frequency signal, distinguish the odd and even Doppler signals from the correlation functions of the time sets by which the first and second full Doppler signals of the detected objects are calculated by summing and subtracting the odd and even selected Doppler signals, and the phase of one of them is previously changed to π / 2, after which the main and quadra are calculated the frequency sets of the correlation coefficients of the full Doppler signals and the correlation functions of the main and quadrature frequency sets determine the radial velocity moduli of the detected objects by the frequencies of the full Doppler signals, the signs of the radial speed by the magnitude of the ratio of the levels of the first and second full Doppler signals, and by the ratios of quadrature and main correlation coefficients determine the phase-frequency characteristic of the intermediate frequency signal and calculate the range to the main object and according to the steepness of the linear component, and the difference in the ranges of the main and other reflecting objects - according to the periods of the periodic components of the phase-frequency characteristic.
В четвертом варианте способа радиолокационного измерения скоростей и координат объектов согласно изобретению прием отраженного сигнала, его перемножение с излучаемым сигналом и усиление в заданной полосе частот осуществляют, по крайней мере, еще в одной позиции, пространственно разнесенной от первой, при этом формируют нечетное и четное временные множества опорных сигналов, соответствующие множеству значений измеряемых дальностей, каждый из которых содержит соответственно только нечетные или только четные гармоники модулирующего сигнала, вычисляют для каждой позиции временные множества нечетных и четных функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, выделяют из функций корреляции нечетные и четные постоянные составляющие и доплеровские сигналы, по которым вычисляют в каждой позиции первый и второй полные доплеровские сигналы путем суммирования и вычитания нечетного и четного выделенных доплеровских сигналов, причем фазу одного из них предварительно изменяют на π /2, после чего вычисляют суммарные по всем позициям полные доплеровские сигналы для каждого обнаруженного объекта, при этом ступенчато изменяют фазу полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов на заданную для каждой позиции величину фазовой коррекции до достижения максимальных амплитуд суммарных полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, по частотам суммарных полных доплеровских сигналов определяют модули радиальной скорости объектов, по отношениям амплитуд первого и второго суммарных полных доплеровских сигналов определяют знаки радиальной скорости, а по уровням нечетной или четной постоянных составляющих функций корреляции для каждого неподвижного объекта или по амплитуде полных доплеровских сигналов для каждого движущегося объекта определяют номер опорного сигнала в множествах и соответственно дальность до неподвижных или движущихся объектов. Дополнительно по величинам фазовой коррекции, соответствующим максимумам амплитуды суммарных полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, и известному расстоянию между позициями определяют угловые координаты каждого обнаруженного объекта. Кроме того, дополнительно в каждой позиции вычисляют отношения амплитуд нечетных и четных выделенных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, по которым определяют разности фаз принятых в разных позициях отраженных сигналов, и по полученным значениям и известным расстояниям между позициями определяют угловые координаты каждого объекта.In the fourth embodiment of the method of radar measuring the speeds and coordinates of objects according to the invention, the reception of the reflected signal, its multiplication with the emitted signal and amplification in a given frequency band is carried out at least in one more position, spatially separated from the first, while forming an odd and even time sets of reference signals corresponding to a set of values of measured ranges, each of which contains respectively only odd or only even harmonics of the modulating ignal, calculate for each position the temporal sets of odd and even correlation functions of the reference signals and the intermediate frequency signal, extract the odd and even constant components and Doppler signals from the correlation functions by which the first and second complete Doppler signals are calculated in each position by summing and subtracting the odd and even selected Doppler signals, moreover, the phase of one of them is preliminarily changed to π / 2, after which the total Doppler signal total for all positions is calculated For each detected object, in this case, the phase of the total Doppler signals of the detected objects is stepwise changed by the phase correction value specified for each position until the maximum amplitudes of the total full Doppler signals of the detected objects are reached, the radial velocity modules of the objects are determined from the frequencies of the total full Doppler signals, from the amplitude ratios the first and second total total Doppler signals determine the signs of the radial velocity, and by the levels of the odd or even constant The calculated components of the correlation functions for each stationary object or the amplitude of the total Doppler signals for each moving object determine the number of the reference signal in the sets and, accordingly, the distance to the stationary or moving objects. Additionally, the angular coordinates of each detected object are determined by the phase correction values corresponding to the maximum amplitudes of the total total Doppler signals of the detected objects and the known distance between the positions. In addition, in addition, at each position, the ratios of the amplitudes of the odd and even selected Doppler signals of the detected objects are calculated, which determine the phase differences of the reflected signals received at different positions, and the angular coordinates of each object are determined from the obtained values and known distances between the positions.
В пятом варианте способа радиолокационного измерения скоростей и координат объектов согласно изобретению прием отраженного сигнала, его перемножение с излучаемым сигналом и усиление в заданной полосе частот осуществляют, по крайней мере, еще в одной позиции, пространственно разнесенной от первой, при этом формируют нечетное и четное временные множества опорных сигналов, соответствующих множеству значений измеряемых дальностей, каждый из которых содержит соответственно только нечетные или только четные гармоники модулирующего сигнала, а также основное и квадратурное частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала, вычисляют для каждой позиции временные множества нечетных и четных функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, а также основное и квадратурное частотные множества функций корреляции опорных сигналов и сигнала промежуточных частот, выделяют из функций корреляции временных множеств нечетные и четные доплеровские сигналы, по которым вычисляют первый и второй полные доплеровские сигналы путем суммирования и вычитания нечетного и четного выделенных доплеровских сигналов, причем фазу одного из них предварительно изменяют на π /2, после чего вычисляют суммарные по всем позициям полные доплеровские сигналы для каждого обнаруженного объекта, при этом ступенчато изменяют фазу полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов на заданную для каждой позиции величину фазовой коррекции до достижения максимальных амплитуд суммарных полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, вычисляют суммарные по позициям функции корреляции основного и квадратурного частотных множеств, при этом задерживают функции корреляции на время, определяемое величиной фазовой коррекции, соответствующей максимуму амплитуды суммарного полного доплеровского сигнала обнаруженного объекта, после чего в каждой позиции вычисляют основное и квадратурное частотные множества коэффициентов корреляции каждого из суммарных полных доплеровских сигналов и суммарных функций корреляции основного и квадратурного частотных множеств, и определяют модули радиальной скорости объектов по частотам суммарных полных доплеровских сигналов, знаки радиальной скорости - по величине отношения амплитуд первого и второго суммарных полных доплеровских сигналов, а по отношениям квадратурных и основных коэффициентов корреляции для каждой гармоники частоты модуляции определяют фазочастотную характеристику сигнала промежуточных частот и вычисляют дальность до основного объекта по крутизне линейной составляющей, а разности дальностей основного и других отражающих объектов - по периодам периодических составляющих фазочастотной характеристики. Дополнительно по величинам фазовой коррекции, соответствующим максимумам амплитуды суммарных полных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, и известному расстоянию между позициями определяют угловые координаты каждого обнаруженного объекта. Кроме того, дополнительно в каждой позиции вычисляют отношения амплитуд нечетных и четных выделенных доплеровских сигналов обнаруженных объектов, по которым определяют разности фаз принятых в разных позициях отраженных сигналов, и по полученным значениям и известным расстояниям между позициями определяют угловые координаты каждого объекта.In the fifth embodiment of the method of radar measuring the speeds and coordinates of objects according to the invention, the reception of the reflected signal, its multiplication with the emitted signal and amplification in a given frequency band is carried out at least in one more position, spatially separated from the first, while forming an odd and even time the set of reference signals corresponding to the set of values of the measured ranges, each of which contains respectively only odd or only even harmonics of the modulating signal As well as the main and quadrature frequency sets of the reference signals, each of which contains one of the harmonics of the modulating signal, for each position the time sets of the odd and even correlation functions of the reference signals and the intermediate frequency signal are calculated, as well as the main and quadrature frequency sets of the correlation functions of the reference signals and a signal of intermediate frequencies, distinguish odd and even Doppler signals from the correlation functions of time sets by which the first and second full Doppler are calculated signals by summing and subtracting the odd and even selected Doppler signals, moreover, the phase of one of them is preliminarily changed to π / 2, after which the total Doppler signals for each detected object are calculated by all positions, and the phase of the complete Doppler signals of detected objects is stepwise changed the phase correction value specified for each position until the maximum amplitudes of the total full Doppler signals of the detected objects are reached, the total by position correlation functions of the main and quadrature frequency sets, while delaying the correlation functions for a time determined by the magnitude of the phase correction corresponding to the maximum amplitude of the total full Doppler signal of the detected object, after which the main and quadrature frequency sets of correlation coefficients of each of the total full Doppler signals and total correlation functions of the fundamental and quadrature frequency sets, and determine the radial modules soon these objects according to the frequencies of the total total Doppler signals, the signs of the radial velocity - the magnitude of the ratio of the amplitudes of the first and second total full Doppler signals, and the ratios of the quadrature and main correlation coefficients for each harmonic of the modulation frequency determine the phase-frequency characteristic of the intermediate frequency signal and calculate the distance to the main object by the steepness of the linear component, and the difference in the ranges of the main and other reflecting objects - by the periods of the periodic components azochastotnoy characteristics. Additionally, the angular coordinates of each detected object are determined by the phase correction values corresponding to the maximum amplitudes of the total total Doppler signals of the detected objects and the known distance between the positions. In addition, in addition, at each position, the ratios of the amplitudes of the odd and even selected Doppler signals of the detected objects are calculated, which determine the phase differences of the reflected signals received at different positions, and the angular coordinates of each object are determined from the obtained values and known distances between the positions.
Указанный технический результат достигается также тем, что в систему для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов, содержащую соединенные микроволновыми входами и выходами антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение зондирующего и прием отраженных от измеряемых объектов сигналов, и приемопередающее устройство, обеспечивающее формирование зондирующего сигнала, перемножение с ним принятых сигналов и усиление промежуточных частот полученного гомодинного сигнала, а также аналого-цифровой преобразователь и процессор, вход управления частотой зондирующего сигнала и выходы промежуточной частоты приемопередающего устройства соединены соответственно с аналоговым выходом процессора и входами аналого-цифрового преобразователя, а процессор наделен программами управления частотой приемопередающего устройства и вычисления скоростей и координат объектов, согласно изобретению введен коррелометр, соединенный шиной данных с аналого-цифровым преобразователем и процессором, причем коррелометр наделен программами формирования опорных сигналов, состоящих из гармоник модулирующего сигнала, вычисления функций корреляции сигнала промежуточных частот и опорных сигналов, а также вычисления из них вторичных функций, по параметрам которых определяются скорости и координаты отражающих объектов.The specified technical result is also achieved by the fact that in the system for radar measurement of the speeds and coordinates of objects, containing an antenna-feeder device connected by microwave inputs and outputs, providing radiation of the probe and receiving signals reflected from the measured objects, and a transceiver device that provides the formation of the probe signal, multiplication received signals and amplification of intermediate frequencies of the received homodyne signal, as well as an analog-to-digital converter and the processor, the input of the frequency control of the probe signal and the outputs of the intermediate frequency of the transceiver are connected respectively to the analog output of the processor and the inputs of the analog-to-digital converter, and the processor is endowed with programs for controlling the frequency of the transceiver and calculating the speeds and coordinates of objects, according to the invention, a correlometer connected to the data bus with an analog-to-digital converter and processor, and the correlometer is endowed with programs for the formation of reference signals in, consisting of harmonics of the modulating signal, calculating the correlation functions of the intermediate frequency signal and the reference signals, as well as calculating from them the secondary functions, the parameters of which determine the speeds and coordinates of the reflecting objects.
В первом варианте системы согласно изобретению приемопередающее устройство содержит генератор зондирующего сигнала, выход которого подключен к микроволновому выходу приемопередающего устройства, а вход управления частотой является входом управления частотой приемопередающего устройства, смеситель, первый вход которого соединен с микроволновым входом приемопередающего устройства, второй вход соединен с выходом генератора зондирующего сигнала, а выход гомодинного сигнала подключен через полосовой усилитель к выходу промежуточных частот приемопередающего устройства. Антенно-фидерное устройство может либо содержать циркулятор, первое и второе плечи которого являются входом и выходом антенно-фидерного устройства, а третье плечо подключено к приемопередающей антенне, либо выполняться в виде приемной и передающей антенн, подключенных соответственно к его выходу и входу устройства. Смеситель приемопередающего устройства этого варианта может быть выполнен по диодной балансной схеме и иметь выходы сигналов суммы и разности напряжений на диодах, при этом выход сигнала разности является выходом гомодинного сигнала, а приемопередающее устройство может дополнительно содержать управляемые фазовращатель и аттенюатор, включенные последовательно между микроволновыми выходом и входом устройства, а также схему управления компенсацией помехи, выходы которой подключены к входам управления фазовращателя и аттенюатора, а входы соединены с выходами сигналов разности и суммы балансного смесителя.In the first embodiment of the system according to the invention, the transceiver device comprises a probe signal generator, the output of which is connected to the microwave output of the transceiver device, and the frequency control input is a frequency control input of the transceiver device, a mixer, the first input of which is connected to the microwave input of the transceiver device, the second input is connected to the output probe signal generator, and the output of the homodyne signal is connected through a strip amplifier to the output of the intermediate transceiver frequencies. The antenna-feeder device can either contain a circulator, the first and second shoulders of which are the input and output of the antenna-feeder device, and the third arm is connected to a transceiver antenna, or can be in the form of a receiving and transmitting antenna connected respectively to its output and input of the device. The mixer of the transceiver device of this embodiment can be made according to the diode balanced circuit and have outputs of the sum and difference voltage signals on the diodes, while the output of the difference signal is the output of the homodyne signal, and the transceiver device can additionally contain controlled phase shifter and attenuator connected in series between the microwave output and the input of the device, as well as the interference compensation control circuit, the outputs of which are connected to the control inputs of the phase shifter and attenuator, and in ode connected to outputs of the difference signal and the sum of the balanced mixer.
Во втором варианте системы согласно изобретению приемопередающее устройство выполнено в виде автодинного узла, выход-вход и вход управления частотой которого являются соответственно микроволновым выходом-входом и входом управления частотой приемопередающего устройства, выход гомодинного сигнала автодинного узла через полосовой усилитель подключен к выходу промежуточных частот приемопередающего устройства, а антенно-фидерное устройство выполнено в виде приемопередающей антенны.In the second embodiment of the system according to the invention, the transceiver device is made in the form of an autodyne unit, the output-input and the frequency control input of which are the microwave output-input and the frequency control input of the transceiver device, the output of the homodyne signal of the autodyne unit is connected to the intermediate frequency output of the transceiver device , and the antenna-feeder device is made in the form of a transceiver antenna.
В третьем варианте системы согласно изобретению приемопередающее устройство содержит генератор зондирующего сигнала, вход управления частотой которого является входом управления частотой приемопередающего устройства, проходной смеситель, первый вход которого подключен к выходу генератора, а выход-вход соединен с микроволновым выходом-входом приемопередающего устройства, выход гомодинного сигнала проходного смесителя подключен через полосовой усилитель к выходу промежуточных частот приемопередающего устройства, а антенно-фидерное устройство выполнено в виде приемопередающей антенны.In a third embodiment of the system according to the invention, the transceiver device comprises a probe signal generator, the frequency control input of which is a frequency control terminal of the transceiver device, a feedthrough mixer, the first input of which is connected to the generator output, and the output / input is connected to the microwave output / input of the transceiver device, the output is homodyne the signal of the feedthrough mixer is connected through a strip amplifier to the output of the intermediate frequencies of the transceiver device, and the antenna-feeder The th device is made in the form of a transceiver antenna.
В любом их первых трех вариантов системы согласно изобретению коррелометр может иметь аналоговый выход, соединенный через дополнительный вход приемопередающего устройства с входом полосового усилителя, причем коррелометр дополнительно наделен программами измерения фазочастотной характеристики полосового усилителя и коррекции фаз гармоник в опорных сигналах.In any of the first three variants of the system according to the invention, the correlometer may have an analog output connected through an additional input of the transceiver device to the input of the strip amplifier, and the correlometer is additionally equipped with programs for measuring the phase-frequency characteristic of the strip amplifier and correcting the phases of harmonics in the reference signals.
В четвертом варианте системы согласно изобретению приемопередающее устройство содержит генератор зондирующего сигнала, выход которого подключен к микроволновому выходу приемопередающего устройства, а вход управления частотой является соответственно входом управления частотой приемопередающего устройства, по крайней мере два смесителя, первые входы которых соединены с микроволновыми входами приемопередающего устройства, вторые входы соединены с выходом генератора зондирующего сигнала, а выходы подключены через полосовые усилители к выходам промежуточных частот приемопередающего устройства. Антенно-фидерное устройство может либо содержать циркулятор, первое и второе плечи которого являются входом и первым выходом антенно-фидерного устройства, а третье плечо подключено к приемопередающей антенне, и, по крайней мере, еще одну приемную антенну, выходы приемных антенн подключены соответственно к другим выходам антенно-фидерного устройства, либо может быть выполнено в виде передающей антенны, подключенной к микроволновому входу антенно-фидерного устройства, и нескольких приемных антенн, выходы которых подключены соответственно к микроволновым выходам антенно-фидерного устройства.In a fourth embodiment of the system according to the invention, the transceiver device comprises a probe signal generator, the output of which is connected to the microwave output of the transceiver device, and the frequency control input is, respectively, the frequency control input of the transceiver device, at least two mixers, the first inputs of which are connected to the microwave inputs of the transceiver device, the second inputs are connected to the output of the probe signal generator, and the outputs are connected through a band amplifier whether to the outputs of the intermediate frequencies of the transceiver. The antenna-feeder device can either contain a circulator, the first and second shoulders of which are the input and the first output of the antenna-feeder device, and the third arm is connected to a transceiver antenna, and at least one more receiving antenna, the outputs of the receiving antennas are connected respectively to other the outputs of the antenna-feeder device, or can be made in the form of a transmitting antenna connected to the microwave input of the antenna-feeder device, and several receiving antennas, the outputs of which are connected respectively but to the microwave outputs of the antenna feeder device.
В пятом варианте системы согласно изобретению приемопередающее устройство содержит генератор зондирующего сигнала, вход управления частотой которого является входом управления частотой приемопередающего устройства, проходной смеситель, первый вход которого подключен к выходу генератора, а вход-выход соединен с микроволновым входом-выходом приемопередающего устройства, по крайней мере еще один смеситель, первые входы смесителей соединены с микроволновыми входами приемопередающего устройства, а вторые входы соединены с выходом генератора зондирующего сигнала, выходы гомодинного сигнала каждого из смесителей подключены через полосовые усилители к выходам промежуточных частот приемопередающего устройства, а антенно-фидерное устройство содержит приемопередающую антенну, подключенную к его выходу-входу, и, по крайней мере, еще одну приемную антенну, подключенную к его выходу.In a fifth embodiment of the system according to the invention, the transceiver device comprises a probe signal generator, the frequency control input of which is a frequency control input of the transceiver device, a mixer through passage, the first input of which is connected to the generator output, and the input-output is connected to the microwave input-output of the transceiver device, at least at least one more mixer, the first inputs of the mixers are connected to the microwave inputs of the transceiver device, and the second inputs are connected to the output of the gene probe signal, the outputs of the homodyne signal of each of the mixers are connected through strip amplifiers to the outputs of the intermediate frequencies of the transceiver device, and the antenna-feeder device contains a transceiver antenna connected to its output-input, and at least one more receiving antenna connected to his exit.
Сущность предложенного изобретения заключается в том, что для обработки гомодинного сигнала, полученного перемножением непрерывного частотно-модулированного зондирующего излучаемого сигнала с принятыми сигналами, отраженными от измеряемых объектов, используются корреляционные методы.The essence of the proposed invention lies in the fact that for processing a homodyne signal obtained by multiplying a continuous frequency-modulated probing emitted signal with received signals reflected from the measured objects, correlation methods are used.
Передающей антенной в сторону измеряемого объекта или объектов излучается формируемый генератором зондирующий сигнал (далее - излучаемый сигнал), который в общем случае имеет вид:The transmitting antenna emits a probing signal generated by the generator (hereinafter referred to as the emitted signal), which in the general case has the form:
Принятый отраженный от объекта сигнал на выходе приемной антенны имеет вид:The received signal reflected from the object at the output of the receiving antenna has the form:
где Е0 - ЭДС зондирующего сигнала на клеммах передающей антенны, ω =2π f - частота излучаемого сигнала, ω 0=2π f0=2π c/λ 0 - круговая частота центрального колебания излучаемого сигнала, λ 0 - его длина волны, φ M(t) - составляющая фазы излучаемого сигнала, обусловленная частотной модуляцией генератора, τ =2L/с - время задержки принятого отраженного сигнала относительно излучаемого, γ - коэффициент ослабления сигнала на трассе "передающая антенна - объект - приемная антенна", L - дальность (расстояние между объектом и радиолокатором), с - скорость распространения электромагнитного сигнала в среде.where E 0 is the EMF of the probe signal at the terminals of the transmitting antenna, ω = 2π f is the frequency of the emitted signal, ω 0 = 2π f 0 = 2π c / λ 0 is the circular frequency of the central oscillation of the emitted signal, λ 0 is its wavelength, φ M (t) is the phase component of the emitted signal due to the frequency modulation of the generator, τ = 2L / s is the delay time of the received reflected signal relative to the emitted, γ is the attenuation coefficient of the signal along the path "transmitting antenna - object - receiving antenna", L is the distance (distance between the object and the radar), s - propagation speed anenii of the electromagnetic signal in the medium.
Излучаемый и принятый отраженный сигналы поступают на входы смесителя, выполняющего их перемножение. Если поступающая на смеситель мощность излучаемого сигнала много больше мощности принятого отраженного сигнала, то амплитуда низкочастотной (разностной) составляющей выходного сигнала смесителя пропорциональна амплитуде принятого отраженного сигнала, а фаза равна разности фаз излучаемого и принятого отраженного сигналов:The emitted and received reflected signals are fed to the inputs of the mixer that performs their multiplication. If the power of the emitted signal coming to the mixer is much higher than the power of the received reflected signal, then the amplitude of the low-frequency (difference) component of the output signal of the mixer is proportional to the amplitude of the received reflected signal, and the phase is equal to the phase difference of the emitted and received reflected signals:
где α см - коэффициент передачи смесителя, Δ φ M(t, τ ) - составляющая разности фаз, обусловленная соответственно модуляцией частоты излучаемого сигнала.where α cm is the transfer coefficient of the mixer, Δ φ M (t, τ) is the component of the phase difference due to the modulation of the frequency of the emitted signal, respectively.
В тригонометрической форме действительная часть выражения (3) - низкочастотная составляющая результата перемножения принятого и излучаемого сигналов, далее - гомодинный сигнал, приобретает вид:In trigonometric form, the real part of expression (3) is the low-frequency component of the result of the multiplication of the received and emitted signals, then the homodyne signal, takes the form:
где U
Первое слагаемое в квадратных скобках - произведение постоянной величины (центральной частоты излучаемого сигнала) на постоянное или медленно меняющееся (по сравнению с сигналом модуляции) время задержки принятого сигнала говорит о наличии в гомодинном сигнале постоянной составляющей, зависящей от времени задержки (τ ) или сигнала доплеровской частоты. Второе слагаемое ответственно за появление в гомодинном сигнале периодической составляющей, являющейся следствием частотной модуляции. Нижеследующий анализ проведен для случая, когда модулирующий сигнал есть гармоническая функция времени, хотя возможно применение для этой цели иных периодических функций. Если зависимость частоты генератора от напряжения управления линейна, то мгновенное значение частоты излучаемого сигнала определяется выражением f=f0+Δ fM=f0+Δ f0sinΩ t. При этом второе слагаемое выражения (4) определится, какThe first term in square brackets is the product of a constant value (central frequency of the emitted signal) by a constant or slowly changing (compared to the modulation signal) delay time of the received signal indicates the presence of a constant component in the homodyne signal, depending on the delay time (τ) or the Doppler signal frequency. The second term is responsible for the appearance of a periodic component in the homodyne signal, which is a consequence of frequency modulation. The following analysis is carried out for the case when the modulating signal is a harmonic function of time, although other periodic functions can be used for this purpose. If the dependence of the generator frequency on the control voltage is linear, then the instantaneous frequency of the emitted signal is determined by the expression f = f 0 + Δ f M = f 0 + Δ f 0 sinΩ t. In this case, the second term of expression (4) is determined as
где ψ =2ψ 0sinФ, ψ 0=Δ f0/F - индекс частотной модуляции зондирующего сигнала, Ф=Ω τ /2, Δ f0 - девиация частоты, Ω =2π F - круговая частота модуляции.where ψ = 2ψ 0 sinФ, ψ 0 = Δ f 0 / F is the index of the frequency modulation of the probe signal, Φ = Ω τ / 2, Δ f 0 is the frequency deviation, and Ω = 2π F is the circular modulation frequency.
Обозначив разность фаз центральных спектральных составляющих излучаемого и принятого сигналов как Δ φ =ω0τ =2ω 0L c, получим:Having designated the phase difference of the central spectral components of the emitted and received signals as Δ φ = ω 0 τ = 2ω 0 L c, we obtain:
или: or:
Согласно теории функций Бесселя (см. А.А. Харкевич. Спектры и анализ. М.: ГИФМЛ, 1962, стр. 39) справедливо:According to the theory of Bessel functions (see A.A. Kharkevich. Spectra and analysis. M .: GIFFL, 1962, p. 39) it is true:
С учетом этих соотношений и обозначения Ф(N) - фаза гармоники кратности N (при одном отражающем объекте Ф(N)=NФ) получаем выражение для спектра гомодинного сигнала:Given these relationships and the notation Ф (N) is the phase of the harmonic of multiplicity N (for one reflecting object Ф (N) = NФ) we obtain the expression for the spectrum of a homodyne signal:
Здесь J(N)(J(2n-1), J(2n)) - функции Бесселя первого рода порядка N ((N=2n-1) или (N=2n)) аргумента ψ , Ф=Ω τ 2=2π FLc=2π LΛ - разность фаз модулирующего сигнала и сигнала первой гармоники в гомодинном сигнале смесителя (в сигнале ПЧ), Λ =cF - длина волны модулирующего сигнала, n - целое положительное число, определяющее номер гармоники N модулирующего сигнала. Если k-тый объект движется, например, с постоянной радиальной скоростью Vk, тогда время задержки отраженного сигнала τ k изменяется во времени:Here J (N) (J (2n-1) , J (2n) ) are the Bessel functions of the first kind of order N ((N = 2n-1) or (N = 2n)) of the argument ψ, Ф =
а разность фаз излучаемого и принятого сигналов этого объекта Δ φ k определится как:and the phase difference of the radiated and received signals of this object Δ φ k is defined as:
Здесь k - номер обнаруженного объекта, L
После усиления заданных спектральных составляющих гомодинного сигнала и подстановки (9) в (7) получаем выражение спектра сигнала промежуточных частот (ПЧ) с ограниченным числом гармоник для случая одиночного объекта:After amplification of the specified spectral components of the homodyne signal and substitution (9) in (7), we obtain the expression for the spectrum of the intermediate frequency (IF) signal with a limited number of harmonics for the case of a single object:
Здесь K(Ω ) - частотная характеристика коэффициента усиления, причем К(0)=0, nmin и nmax - числа, определяющие номера низшей (Nmin) и высшей (Nmax) заданных гармоник в полосе усиления, то есть в спектре сигнала ПЧ. При наличии сигнала от одного отражающего объекта зависимость фазы гармоники от частоты, то есть фазочастотная характеристика сигнала ПЧ линейна: (ФN=NФ). Для общего случая, когда имеют место сигналы от нескольких (kmax) движущихся и неподвижных объектов, получаем из (10):Here K (Ω) is the frequency response of the gain, and K (0) = 0, n min and n max are numbers defining the numbers of the lowest (N min ) and highest (N max ) given harmonics in the gain band, i.e., in the spectrum IF signal In the presence of a signal from one reflecting object, the dependence of the phase of the harmonic on the frequency, i.e., the phase-frequency characteristic of the IF signal, is linear: (Ф N = NФ). For the general case, when there are signals from several (k max ) moving and stationary objects, we obtain from (10):
Очевидно, что спектр сигнала ПЧ (10-11), как и спектр гомодинного сигнала (7), содержит множество дискретных спектральных составляющих - гармоник модулирующего сигнала (далее - гармоники). Амплитуда гармоник (10, 11) изменяется с доплеровской частотой по закону амплитудно-модулированного сигнала с подавленной несущей, причем фаза доплеровского колебания определяется начальной разностью фаз Δ φ
Амплитуда четных гармоник определяется косинусом разности фаз центральных колебаний принятого и излучаемого сигнала, а амплитуда нечетных - синусом. Эта особенность спектра позволяет вычислить главное значение Δ φ
Сущность предлагаемого способа радиолокационного измерения скоростей и координат объектов состоит в том, что к гомодинному сигналу применяют методы корреляционного анализа путем перемножения его с опорными сигналами и интегрирования (усреднения) результата (см. например, Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е. Дулевича. М.: Советское радио, стр. 71-73). Из параметров полученных при этом функций корреляции вычисляются скорости, дальности и в вариантах изобретения угловые координаты отражающих объектов. Реально определяются функции корреляции сигнала промежуточных частот (ПЧ), который представляет собой усиленную часть спектра гомодинного сигнала, существенно важную для целей измерения, и специально сформированных опорных сигналов. При этом для обработки сигнала ПЧ используются следующие варианты (алгоритмы) способа.The essence of the proposed method for radar measuring the velocities and coordinates of objects is that correlation analysis methods are applied to the homodyne signal by multiplying it with reference signals and integrating (averaging) the result (see, for example, Theoretical Foundations of Radar. Edited by V.E. Dulevich M.: Soviet Radio, pp. 71-73). From the parameters of the correlation functions obtained in this case, the velocities, ranges and, in embodiments of the invention, the angular coordinates of reflecting objects are calculated. Actually, the correlation functions of the intermediate frequency (IF) signal are determined, which is the amplified part of the spectrum of the homodyne signal, which is essential for measurement purposes, and specially formed reference signals. In this case, the following options (algorithms) of the method are used to process the IF signal.
Первый вариант способа. Определение функций корреляции сигнала ПЧ с опорными сигналами одного или двух частотных множеств, каждый из которых (сигналов) имитирует дельта-функцию в частотной области, являясь гармоникой модулирующего сигнала. Применяется в случаях, когда наблюдается небольшое количество объектов. Позволяет осуществлять селекцию объектов по скорости.The first version of the method. Determination of the correlation functions of the IF signal with the reference signals of one or two frequency sets, each of which (signals) imitates the delta function in the frequency domain, being the harmonic of the modulating signal. It is used in cases where a small number of objects are observed. Allows selection of objects by speed.
Второй вариант способа. Определение функций корреляции сигнала ПЧ с опорными сигналами временных множеств, каждый из которых имитирует временную функцию ожидаемого гомодинного сигнала, являясь соответствующим набором гармоник модулирующего сигнала. Применяется в случаях, когда наблюдается большое количество преимущественно неподвижных объектов. Позволяет осуществлять селекцию объектов по дальности и скорости, но требует при этом проведения большого объема вычислений.The second variant of the method. Determination of the correlation functions of the IF signal with the reference signals of time sets, each of which simulates the time function of the expected homodyne signal, being the corresponding set of harmonics of the modulating signal. It is used in cases where a large number of mostly stationary objects are observed. Allows selection of objects by range and speed, but requires a large amount of computation.
Третий вариант способа. Сочетание первого и второго вариантов. Применяется в случаях наблюдения большого количества движущихся объектов на предельных дальностях. Позволяет осуществлять селекцию объектов по скорости и измерение дальности при минимальном объеме вычислений.The third version of the method. The combination of the first and second options. It is used in cases of observing a large number of moving objects at extreme ranges. Allows selection of objects by speed and range measurement with a minimum amount of calculations.
Четвертый и пятый варианты способа применяются в случаях, когда чувствительности одной позиции недостаточно для достижения заданной предельной дальности или необходимо определение угловых координат объектов. Четвертый вариант способа состоит в применении второго варианта способа (алгоритма обработки) к сигналам ПЧ, полученным из отраженных сигналов, принятых в нескольких пространственно разнесенных позициях, использует суммирование и сравнение функций корреляции и вторичных функций, вычисленных из функций корреляции.The fourth and fifth variants of the method are used in cases where the sensitivity of one position is not enough to achieve a given maximum range or it is necessary to determine the angular coordinates of the objects. The fourth variant of the method consists in applying the second variant of the method (processing algorithm) to the IF signals received from the reflected signals received at several spatially separated positions, using the summation and comparison of the correlation functions and secondary functions calculated from the correlation functions.
Пятый вариант способа состоит в применении третьего варианта способа (алгоритма обработки) к сигналам ПЧ, полученным из отраженных сигналов, принятых в нескольких пространственно разнесенных позициях, использует суммирование и сравнение функций корреляции и вторичных функций, вычисленных из функций корреляции.The fifth variant of the method consists in applying the third variant of the method (processing algorithm) to the IF signals received from the reflected signals received at several spatially separated positions, using the summation and comparison of the correlation functions and secondary functions calculated from the correlation functions.
В рамках настоящего изобретения допустимы и иные принципы формирования опорных сигналов при сохранении общего признака: каждый опорный сигнал может содержать либо только нечетные, либо только четные гармоники модулирующего сигнала. Спектры и, следовательно, временные функции опорных сигналов могут выбираться, например, по желаемой форме (зависимости от времени задержки) функции корреляции. В процессе измерения по любому алгоритму могут изменяться по заданной программе частота модулирующего сигнала F и девиация частотной модуляции Δ f0. Поскольку период гомодинного сигнала, как и сигнала ПЧ, равен периоду модулирующего сигнала, то для повышения отношения сигнал/шум может быть применен известный в импульсной радиолокации принцип накопления (интегрирования) (см. “Справочник”, том 1, стр. 41). В данном изобретении положительный эффект усиливается применением следующего алгоритма череспериодного суммирования, то есть получения накопленного в серии периодов сигнала промежуточных частот:In the framework of the present invention, other principles of the formation of reference signals while maintaining a common feature are acceptable: each reference signal can contain either only odd or even even harmonics of the modulating signal. The spectra and, therefore, the time functions of the reference signals can be selected, for example, according to the desired shape (depending on the delay time) of the correlation function. During the measurement according to any algorithm, the frequency of the modulating signal F and the deviation of the frequency modulation Δ f 0 can be changed according to a given program. Since the period of the homodyne signal, as well as the IF signal, is equal to the period of the modulating signal, the accumulation (integration) principle known in pulsed radar can be applied to increase the signal-to-noise ratio (see “Reference”,
Здесь t=M(+)T+t*, 0≤ t*≤ T - время, отсчитываемое от начала периода, Т=1 F - период модулирующего сигнала, М(+) - номер периода в серии, состоящей из М(+)max периодов. Увеличение отношения сигнал/шум составляет 10M(+)max дБ. Череспериодное суммирование может сочетаться с череспериодным вычитанием, когда накопленный в одной серии сигнал вычитается из сигнала, накопленного в предыдущей серии. В этом случае подавляются сигналы, отраженные от неподвижных объектов и накапливаются сигналы движущихся объектов с определенными доплеровскими частотами. Обработка накопленных сигналов ПЧ проводится по приведенным далее вариантам способа (алгоритмам обработки) сигналов ПЧ.Here t = M (+) T + t *, 0≤ t * ≤ T is the time counted from the beginning of the period, T = 1 F is the period of the modulating signal, M (+) is the number of the period in the series consisting of M (+ ) max periods. The increase in signal-to-noise ratio is 10M (+) max dB. Periodic summation can be combined with periodical subtraction when the signal accumulated in one series is subtracted from the signal accumulated in the previous series. In this case, the signals reflected from stationary objects are suppressed and the signals of moving objects with certain Doppler frequencies are accumulated. The accumulated IF signals are processed according to the following method variants (processing algorithms) of the IF signals.
При реализации первого варианта способа формируют основное (12-13) и квадратурное (14-15) частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала вида (соответственно для нечетных и четных гармоник):When implementing the first variant of the method, the main (12-13) and quadrature (14-15) frequency sets of reference signals are formed, each of which contains one of the harmonics of a modulating signal of the form (respectively for odd and even harmonics):
и перемножают их отдельно с сигналом промежуточных частот (10). Фазы основного и квадратурного опорных сигналов отличаются на π 2. Усреднением по времени результатов перемножения получают для каждого отражающего объекта соответственно два множества (основное и квадратурное) функций корреляции:and multiply them separately with a signal of intermediate frequencies (10). The phases of the main and quadrature reference signals differ by
где G=K(Ω )U
Выражения (16-19) представляют функции корреляции в виде доплеровского спектра. При наличии нескольких отражающих объектов в силу принципа суперпозиции результирующая функция корреляции равна сумме их функций корреляции. Каждая из функций корреляции, таким образом, может содержать постоянную составляющую и спектр доплеровских сигналов с разными частотами, порожденные объектами, движущимися с разными скоростями.Expressions (16-19) represent the correlation functions in the form of the Doppler spectrum. If there are several reflecting objects, by virtue of the superposition principle, the resulting correlation function is equal to the sum of their correlation functions. Each of the correlation functions, thus, may contain a constant component and a spectrum of Doppler signals with different frequencies generated by objects moving at different speeds.
Примечание. Далее определения опорных сигналов (нечетный, четный, частотный, временной) переносятся на соответствующие функции корреляции и вторичные функции, вычисленные из функций корреляции.Note. Next, the definitions of reference signals (odd, even, frequency, time) are transferred to the corresponding correlation functions and secondary functions calculated from the correlation functions.
Из множеств функций корреляции (16-19) могут быть вычислены частотные множества функций амплитуд гармоник спектра ПЧ (далее функции амплитуд гармоник):From the sets of correlation functions (16-19), the frequency sets of the amplitude functions of the harmonics of the IF spectrum can be calculated (hereinafter, the harmonic amplitude functions):
и функций фаз гармоник спектра ПЧ (далее функции фаз гармоник):and the functions of the phases of the harmonics of the IF spectrum (hereinafter, the functions of the phases of harmonics):
Частота спектральных составляющих функций корреляции (16-19) и функций амплитуд гармоник (20-21) равна доплеровской, то есть ее измерение позволяет измерить скорость объекта. Методами фильтрации сигнал постоянной составляющей или доплеровской частоты (далее - доплеровский сигнал) может быть выделен, то есть отражающий объект обнаружен, при этом существует возможность селекции объектов по скорости. Анализ спектра функций корреляции или амплитуд гармоник в полном диапазоне доплеровских частот позволяет проводить таким образом обнаружение сигналов отражающих объектов. Разность фаз доплеровских сигналов функций (16) и (17), (18) и (19), (20) и (21) равна ±π /2 и положительна, если объект удаляется. Фаза доплеровских сигналов функций (16), (18) и (20) изменяется на π при изменении направления движения объекта, при этом фаза доплеровских сигналов функций (17), (19) и (21) не изменяется. Это свойство может быть использовано для определения знака доплеровского сдвига частоты, то есть направления движения объекта путем определения знака разности фаз доплеровских сигналов, содержащихся в функциях амплитуд четной и нечетной гармоник. Для этого достаточно, например, выделить доплеровский сигнал любой из частот из функций (20, 21), изменить его фазу (20) на π /2 и получить сигнал , умножить его на доплеровский сигнал, выделенный из (21) и вычислить постоянную составляющую результата перемножения. Если, например, Ф(N)=Ф
Таким образом, величина А(±) положительна для удаляющихся объектов и отрицательна для приближающихся.Thus, the quantity A (±) is positive for moving objects and negative for approaching ones.
Из выражений (10) и (11) следует, что фаза каждой гармоники спектра сигнала ПЧ несет информацию о дальности объекта, поскольку Ф=Ω τ /2=2π FL/c=2π L/Λ . Как следует из теорем о спектрах (см. А.А. Харкевич. Спектры и анализ. М.: ГИФМЛ, 1962, стр. 26), зависимость фазы гармоники частоты модуляции в сигнале ПЧ от частоты (то есть номера гармоники) определяется зависимостью разности фаз излучаемого и принятого сигналов от центральной частоты излучаемого сигнала. Иными словами измерение фазочастотной характеристики (ФЧХ) гармоник сигнала ПЧ (далее фазочастотной характеристики гармоник) позволяет определить фазочастотную характеристику принятого сигнала, по линейной составляющей которой вычисляется дальность основного (наиболее яркого) объекта, а по периоду периодической составляющей - разности дальностей основного и остальных отражающих объектов (см. Патент РФ №2158937, МКИ G 01 S 13/40, 13/08, выдан 10 ноября 2000). Фазочастотную характеристику гармоник вычисляют из множества фаз гармоники (22) по формуле:It follows from expressions (10) and (11) that the phase of each harmonic of the frequency spectrum of the IF signal carries information about the range of the object, since Φ = Ω τ / 2 = 2π FL / c = 2π L / Λ. As follows from the theorems on spectra (see A. A. Kharkevich. Spectra and analysis. M .: GIFFL, 1962, p. 26), the dependence of the phase of the harmonic of the modulation frequency in the IF signal on the frequency (i.e., the harmonic number) is determined by the dependence of the difference phases of the emitted and received signals from the center frequency of the emitted signal. In other words, the measurement of the phase-frequency characteristic (PFC) of the harmonics of the IF signal (hereinafter referred to as the phase-frequency characteristic of harmonics) allows us to determine the phase-frequency characteristic of the received signal, the linear component of which calculates the range of the main (brightest) object, and the period of the periodic component - the difference between the ranges of the main and other reflecting objects (see RF Patent No. 2158937, MKI G 01
где Δ Ф
Перемножение функций корреляции множеств (16-19) с выделенным сигналом (26) и усреднение результата по времени (то есть вычисление их коэффициентов корреляции) позволяет выявить основную и квадратурную составляющие амплитуд сигнала выделенной доплеровской частоты в функциях корреляции множества:Multiplication of the correlation functions of the sets (16-19) with the selected signal (26) and averaging the result over time (i.e., calculating their correlation coefficients) allows us to identify the main and quadrature components of the amplitudes of the signal of the selected Doppler frequency in the correlation functions of the set:
и вычисляя их отношения, определить фазу каждой гармоники и фазочастотную характеристику гармоник (24), а следовательно, и дальность объекта (или объектов), ответственного за появление доплеровского сигнала выделенной частоты. Применение этого алгоритма позволяет определить разность дальностей объектов, движущихся с равными скоростями.and calculating their relationships, determine the phase of each harmonic and the phase-frequency characteristic of harmonics (24), and therefore the range of the object (or objects) responsible for the appearance of the Doppler signal of the selected frequency. The application of this algorithm makes it possible to determine the difference in the ranges of objects moving at equal speeds.
Таким образом для определения скоростей и дальностей объектов по первому алгоритму формируют множества (12-13), (14-15) опорных сигналов - гармоник модулирующего сигнала, перемножают каждый опорный сигнал с сигналом ПЧ (10, 11) и получают множества основных и квадратурных функций корреляции (16-19), а из них вычисляют функции амплитуд гармоник. Обнаружение объекта проводят по наличию постоянной составляющей или доплеровского сигнала в функциях корреляции или функциях амплитуд гармоник. Из постоянных составляющих функций корреляции определяют фазы гармоник (фазочастотную характеристику гармоник), обусловленные неподвижными объектами и вычисляют их дальности. Модули радиальной скорости движущихся объектов определяют по частоте доплеровского сигнала, выделенного из функции амплитуд гармоник, а их знаки - по знакам разности фаз доплеровских сигналов, выделенных из функций амплитуд нечетных и четных гармоник спектра ПЧ. Перемножением выделенного сигнала доплеровской частоты с множеством функций корреляции (16-19) определяют основные и квадратурные коэффициенты корреляции, а из них фазы гармоник, то есть фазочастотную характеристику гармоник, из которой вычисляют дальности движущихся объектов.Thus, to determine the velocities and ranges of objects according to the first algorithm, sets (12-13), (14-15) of reference signals — harmonics of the modulating signal — are generated, each reference signal is multiplied with the IF signal (10, 11), and sets of basic and quadrature functions are obtained correlations (16-19), and from them the harmonic amplitude functions are calculated. Object detection is carried out by the presence of a constant component or a Doppler signal in the correlation functions or harmonic amplitude functions. From the constant components of the correlation functions, the phases of the harmonics (phase-frequency characteristic of harmonics) determined by the stationary objects are determined and their ranges are calculated. The radial velocity modules of moving objects are determined by the frequency of the Doppler signal extracted from the harmonic amplitude function, and their signs are determined by the signs of the phase difference of the Doppler signals extracted from the amplitude functions of the odd and even harmonics of the IF spectrum. By multiplying the selected Doppler frequency signal with many correlation functions (16-19), the main and quadrature correlation coefficients are determined, and from them the phases of harmonics, i.e. the phase-frequency characteristic of harmonics, from which the ranges of moving objects are calculated.
Для реализации второго варианта способа разобьем измеряемые дальности Lmin-Lmax на Р интервалов, обозначим множество средних значений интервалов, то есть измеряемых дальностей Lp, а множество средних значений ожидаемого времени задержки отраженного сигнала - τ р=2Lpc, и сформируем соответствующие им нечетное и четное временные множества опорных сигналов, соответствующих ожидаемым сигналам ПЧ. Индексом р обозначен номер элемента каждого из множеств. Как следует из (10), спектры опорных сигналов нечетного и четного множеств (ожидаемых сигналов ПЧ нечетных и четных гармоник) должны определяться при U
где Where
По общему правилу оптимальной обработки (согласованной фильтрации) принятого сигнала (см. “Справочник”, том 3, стр. 400-402) для определения дальности необходимо найти номер множеств р, а из него значение Lр, при котором имеет максимум функция автокорреляции задержанного модулирующего сигнала и модуляции принятого сигнала. В нашем случае дальность определяется по максимуму функции корреляции сигнала ПЧ и опорного сигнала. Особенностью настоящего способа является непрерывность излучаемого и принятого сигналов, а также то, что определяется функция корреляции между гомодинным и опорными, искусственно созданными сигналами, причем отдельно вычисляются функции корреляции для сигналов, содержащих нечетные и четные гармоники. В результате этих операций будут получены два множества (нечетное и четное) функций корреляции:According to the general rule of optimal processing (matched filtering) of the received signal (see “Reference”,
где Lk, ψ k - параметры реального объекта, отражающего излучаемый сигнал. После выполнения с (34) и (35) простых тригонометрических преобразований получаем:where L k , ψ k are the parameters of the real object reflecting the radiated signal. After performing simple trigonometric transformations with (34) and (35), we obtain:
где Xp(L) и Yp(L) - базовые функции, однозначно определяющие функции корреляции реально принятого и расчетного гомодинных сигналов:where X p (L) and Y p (L) are the basic functions that uniquely determine the correlation functions of the actually received and calculated homodyne signals:
Выражения доплеровских спектров функции корреляции нечетного и четного множества получаем подстановкой (9) в (36) и (37):The expressions of the Doppler spectra of the correlation function of the odd and even sets are obtained by substituting (9) in (36) and (37):
Очевидно, что и нечетные, и четные функции корреляции имеют постоянные составляющие, по которым обнаруживают неподвижные объекты, а также составляющие доплеровской частоты, выделением которых методами фильтрации проводят обнаружение движущихся объектов и их селекция по скорости. Для селекции объектов по скорости, то есть для выделения из сигналов множеств (41), (42) доплеровских сигналов применимы стандартные методы спектрального анализа - (аналогового или цифрового, параллельного или последовательного).It is obvious that both odd and even correlation functions have constant components by which stationary objects are detected, as well as Doppler frequency components, the selection of which by filtering methods detect moving objects and select them by speed. To select objects according to speed, that is, to isolate sets of (41), (42) Doppler signals from signals, the standard methods of spectral analysis are applicable - (analog or digital, parallel or sequential).
Здесь, как и в первом алгоритме, знак разности фаз доплеровских сигналов движущихся объектов (41) и (42) определяется знаком радиальной скорости, фаза сигнала (41) изменяется на π при изменении знака скорости, а фаза (42) от знака скорости не зависит. Интегрируя по времени (для реализации сдвига фазы на π /2) доплеровский сигнал выделенный из одной из функций корреляции, например (41), получим, умножив результат на 2π F
Вычислив сумму и разность доплеровского сигнала (43) и доплеровского сигнала U
Поскольку функции (Yp(L)≈ Xp(L)), то очевидно, что для удаляющихся объектов (m=0) сигнал (45) значительно превышает сигнал (44), то есть отношение уровней первого и второго полных доплеровских выделенных сигналов много больше единицы. Для приближающихся объектов (m=1) имеет место большой сигнал (44), то есть указанное отношение сигналов (45) к (44) много меньше единицы. Таким образом по величине отношения амплитуд первого и второго полных доплеровских выделенных сигналов определяется направление движения объекта, то есть знак радиальной скорости. Практически определение направления происходит автоматически, поскольку при реализации алгоритма (43-45) разделяются сигналы приближающихся и удаляющихся объектов. В обоих случаях полезный сигнал определяется суммой базовых функций Zp(L)=(Yp(L)+Хp(L)), а ошибочный сигнал - функцией Wp(L)=(Yp(L)-Xp(L)), что говорит о когерентности суммирования доплеровских составляющих функций корреляции, то есть об увеличении на 3 дБ отношения сигнал/шум. Для определения знака радиальной скорости здесь может также использоваться алгоритм формулы (23) применительно к функциям корреляции (41) и (42). Равным образом приведенный алгоритм формул (43-45) разделения сигналов с разными знаками скорости применим в первом варианте способа к доплеровским сигналам, выделенным из функций амплитуд гармоник (20) и (21).Since the functions (Y p (L) ≈ X p (L)), it is obvious that for moving objects (m = 0) the signal (45) significantly exceeds the signal (44), that is, the ratio of the levels of the first and second full Doppler extracted signals much more than one. For approaching objects (m = 1) there is a large signal (44), that is, the indicated ratio of signals (45) to (44) is much less than unity. Thus, the magnitude of the ratio of the amplitudes of the first and second full Doppler extracted signals determines the direction of motion of the object, that is, the sign of the radial velocity. In practice, the direction is determined automatically, since when implementing the algorithm (43-45), the signals of approaching and receding objects are separated. In both cases, the useful signal is determined by the sum of the basic functions Z p (L) = (Y p (L) + X p (L)), and the error signal is determined by the function W p (L) = (Y p (L) -X p ( L)), which indicates the coherence of the summation of the Doppler components of the correlation functions, i.e., an increase of 3 dB in the signal-to-noise ratio. To determine the sign of the radial velocity, the algorithm of formula (23) can also be used here with respect to the correlation functions (41) and (42). Similarly, the above algorithm of formulas (43-45) for separating signals with different signs of velocity is applicable in the first version of the method to Doppler signals isolated from harmonic amplitude functions (20) and (21).
Базовые функции Xp(L), Yp(L) и их сумма Zp(L), как и классические автокорреляционные функции, имеют главный максимум при L=Lp боковые лепестки при некоторых других значениях дальности. При наличии, например, нескольких неподвижных объектов, имеющих разные дальности, наибольшие значения постоянной составляющей будут иметь функции корреляции, для которых L≈ Lp, то есть фактическая дальность объекта мало отличается от ожидаемой. Аналогично для движущихся объектов при L≈ Lp имеют максимум доплеровские составляющие функций корреляции и амплитуда полных доплеровских сигналов. Дальность движущегося объекта определяют по номеру р множества дальностей, при котором максимальна обусловленная отражением от объекта доплеровская составляющая функций корреляции, и(или) амплитуда полного доплеровского сигнала.The basic functions X p (L), Y p (L) and their sum Z p (L), like the classical autocorrelation functions, have the main maximum at L = L p side lobes for some other range values. If, for example, there are several motionless objects with different ranges, the greatest values of the constant component will have correlation functions for which L≈ L p , that is, the actual range of the object differs little from the expected one. Similarly, for moving objects at L≈ L p, the Doppler components of the correlation functions and the amplitude of the total Doppler signals have a maximum. The range of a moving object is determined by the number p of the set of ranges at which the maximum Doppler component of the correlation functions and / or the amplitude of the total Doppler signal due to reflection from the object.
Таким образом, для обнаружения объектов и измерения их скоростей и дальностей по второму варианту способа задают множество значений дальности Lp, вычисляют для всех значений Lp множества опорных сигналов (31) и (32), перемножают их с сигналом ПЧ, получая множества функций корреляции (36), (37), (41), (42). Для неподвижных объектов обнаружение и определение дальности проводят по номеру множества, при котором максимальна постоянная составляющая по крайней мере одной из функций корреляции. Для движущихся объектов вычисляют полные доплеровские сигналы (44) и (45), по максимальному значению амплитуды одного из их обнаруживают объект, определяют номер элемента р и соответственно дальность Lp. Точность измерения дальности в этом алгоритме ограничивается шириной главного лепестка используемой базовой функции и относительным уровнем боковых лепестков. Для селекции объектов по скорости и измерения скоростей проводят анализ спектра по крайней мере одного из сигналов множеств (41), (42), (44) или (45), и по измеренному значению выделенной частоты определяют модуль радиальной скорости объекта. Знак радиальной скорости определяют по величине отношения амплитуд первого и второго полных выделенных доплеровских сигналов.Thus, to detect objects and measure their velocities and ranges, the second variant of the method sets the range of values of L p , calculates the sets of reference signals (31) and (32) for all values of L p , multiplies them with the IF signal, obtaining the set of correlation functions (36), (37), (41), (42). For stationary objects, the detection and determination of range is carried out by the number of the set at which the maximum constant component of at least one of the correlation functions is maximum. For moving objects, the total Doppler signals (44) and (45) are calculated, the object is detected by the maximum value of the amplitude of one of them, the element number p and, accordingly, the range L p are determined. The accuracy of the range measurement in this algorithm is limited by the width of the main lobe of the used base function and the relative level of the side lobes. To select objects by speed and measure velocities, they analyze the spectrum of at least one of the signals of sets (41), (42), (44) or (45), and the radial velocity module of the object is determined from the measured value of the extracted frequency. The sign of the radial velocity is determined by the magnitude of the ratio of the amplitudes of the first and second full selected Doppler signals.
Третий вариант способа сочетает операции второго и первого вариантов, позволяя получить полную информацию о скоростях и дальностях движущихся объектов при существенно меньшем объеме вычислений. Обнаружение объектов и определение величин и знаков их скоростей в этом варианте определяют, применяя операции второго варианта, а дальность вычисляют с помощью операций первого варианта способа. Для этого интервал измеряемых дальностей Lmin-Lmax разбивают на Р интервалов, число которых может быть на один-два порядка меньше, чем во втором алгоритме. Для множества средних значений ожидаемых дальностей формируют соответствующие им нечетное и четное временные множества опорных сигналов вида (31) и (32), соответствующих ожидаемым сигналам ПЧ. Перемножая опорные сигналы (31) и (32) с сигналом ПЧ (10, 11), получают два множества (нечетное и четное) функций корреляции (41) и (42), выделяют из них доплеровские составляющие, а из них - полные доплеровские сигналы (44) и (45), по которым проводят обнаружение объектов и определяют их радиальную скорость. Формируют основное и квадратурное частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала вида (12-15) и перемножают их отдельно (как и в первом варианте способа) с сигналом промежуточных частот (10, 11). Полученные усреднением по времени функции корреляции имеют вид (16-19). Основное и квадратурное множества коэффициентов корреляции (27-30) вычисляют перемножением функций корреляции основного и квадратурного множеств (16-19) с полным выделенным доплеровским сигналом обнаруженного объекта вида (44) или (45). Вычисляя их отношения, определяют фазы гармоник и фазочастотную характеристику (24), а следовательно, и дальность объекта (или объектов), ответственного за появление доплеровского сигнала выделенной частоты. Этим алгоритмом достигается существенное (относительно первого алгоритма) уменьшение погрешности измерения, поскольку сигналы (44) или (45), полученные в результате оптимальной фильтрации, имеют лучшее отношение сигнал/шум.The third variant of the method combines the operations of the second and first variants, allowing to obtain complete information about the speeds and ranges of moving objects with a significantly smaller amount of calculations. The detection of objects and the determination of the magnitudes and signs of their velocities in this embodiment are determined using the operations of the second embodiment, and the range is calculated using the operations of the first embodiment of the method. For this, the range of measured ranges L min -L max is divided into P intervals, the number of which can be one to two orders of magnitude less than in the second algorithm. For the set of average values of the expected ranges, the corresponding odd and even time sets of reference signals of the form (31) and (32) corresponding to the expected IF signals are formed. Multiplying the reference signals (31) and (32) with the IF signal (10, 11), we obtain two sets (odd and even) of the correlation functions (41) and (42), select the Doppler components from them, and the full Doppler signals from them (44) and (45), which are used to detect objects and determine their radial velocity. The main and quadrature frequency sets of reference signals are formed, each of which contains one of the harmonics of a modulating signal of the form (12-15) and multiply them separately (as in the first version of the method) with an intermediate frequency signal (10, 11). The correlation functions obtained by time averaging have the form (16-19). The main and quadrature sets of correlation coefficients (27-30) are calculated by multiplying the correlation functions of the main and quadrature sets (16-19) with the full selected Doppler signal of the detected object of the form (44) or (45). By calculating their relations, the phases of harmonics are determined and the phase-frequency characteristic (24), and therefore the range of the object (or objects) responsible for the appearance of the Doppler signal of the selected frequency. This algorithm achieves a significant (relative to the first algorithm) reduction of the measurement error, since the signals (44) or (45) obtained as a result of optimal filtering have the best signal-to-noise ratio.
В ряде случаев реализация заданных значений предельной дальности затруднительна либо по причине технической сложности получения достаточно большого уровня мощности излучаемого сигнала, либо из-за административных ограничений на уровень этой мощности. Для решения этой проблемы применяют многопозиционный прием, то есть когерентное сложение сигналов, принятых в нескольких пространственно разнесенных позициях (см. “Справочник”, том 4, стр. 193). Поскольку при этом суммируются амплитуды принятых отраженных от объектов сигналов и мощности некоррелированных шумов, то каждая дополнительная позиция приема увеличивает отношение сигнал/шум на 3 дБ. Учитывая, что предельная дальность пропорциональна корню четвертой степени излучаемой мощности, приемом отраженного сигнала в восьми позициях может быть достигнуто удвоение предельной дальности. Поскольку расстояния, пройденные отраженным сигналом от объекта до разных позиций, как и разности фаз центральных колебаний принятых в них сигналов, зависят от угла направления на отражающий объект, то появляется возможность определения угловых координат объектов.In some cases, the implementation of the specified values of the limiting range is difficult either because of the technical complexity of obtaining a sufficiently high level of power of the emitted signal, or because of administrative restrictions on the level of this power. To solve this problem, a multi-position technique is used, that is, coherent summation of signals received at several spatially separated positions (see “Handbook”, Volume 4, p. 193). Since the amplitudes of the received signals reflected from the objects and the power of uncorrelated noise are summed up, each additional receiving position increases the signal-to-noise ratio by 3 dB. Considering that the limiting range is proportional to the root of the fourth degree of radiated power, doubling the limiting range can be achieved by receiving the reflected signal in eight positions. Since the distances traveled by the reflected signal from the object to different positions, as well as the phase differences of the central oscillations of the signals received in them, depend on the angle of direction to the reflecting object, it becomes possible to determine the angular coordinates of the objects.
Возможность когерентного суммирования сигналов, принятых в нескольких, например, двух позициях А и В, базируется на соотношении, полученном для разности фаз центральных колебаний сигналов, принятых в этих позициях (см. Сайбель А.Г. Основы радиолокации. М.: Советское радио, 1961, стр. 165):The possibility of coherent summation of signals received at several, for example, two positions A and B, is based on the ratio obtained for the phase difference of the central oscillations of the signals received at these positions (see Saibel A.G. Radar Basics. M .: Soviet Radio, 1961, p. 165):
где - угол между нормалью отрезка АВ и направлением на объект, D - расстояние между позициями А и В.Where is the angle between the normal of the segment AB and the direction to the object, D is the distance between positions A and B.
Это соотношение может быть легко распространено на произвольное число позиций приема. Зондирующий сигнал при этом излучают из произвольной позиции, которая в частном случае может совпадать с одной из позиций приема.This ratio can be easily extended to an arbitrary number of receiving positions. The probe signal is emitted from an arbitrary position, which in the particular case may coincide with one of the receiving positions.
Сигналы, принятые в каждой позиции, по общему алгоритму способа перемножают (смешивают) с излучаемым сигналом, гомодинные сигналы усиливают в заданной полосе, получая сигналы промежуточных частот вида (10, 11) для каждой позиции. Для двух позиций, например, имеем:The signals received at each position are multiplied (mixed) with the emitted signal according to the general method algorithm, the homodyne signals are amplified in a given band, receiving intermediate frequency signals of the form (10, 11) for each position. For two positions, for example, we have:
При D<<Λ и равных амплитудах сигналы (47) и (48) отличаются либо по амплитудам четных и нечетных гармоник (для неподвижных объектов), либо по фазам доплеровских составляющих.For D << Λ and equal amplitudes signals (47) and (48) differ either in the amplitudes of even and odd harmonics (for stationary objects) or in the phases of the Doppler components.
Сущность четвертого варианта способа алгоритма состоит в применении алгоритма второго вариант способа к обработке сигналов, полученных при многопозиционном приеме. При этом разбивают измеряемые дальности на Р интервалов, формируют соответствующие средним дальностям интервалов нечетное и четное временные множества опорных сигналов (31) и (32), которые в каждой позиции перемножают с сигналами ПЧ (47-48), полученными в этой позиции. В результате этих операций после упрощений и простых тригонометрических преобразований получаем аналогично (41) и (42) по два множества (нечетное и четное) функций корреляции в каждой позиции:The essence of the fourth variant of the method of the algorithm consists in applying the algorithm of the second variant of the method to the processing of signals received during multi-position reception. In this case, the measured ranges are divided into P intervals, the odd and even time sets of reference signals (31) and (32) corresponding to the average ranges of the intervals are formed, which are multiplied in each position with the IF signals (47-48) obtained at this position. As a result of these operations, after simplifications and simple trigonometric transformations, we obtain, similarly to (41) and (42), two sets (odd and even) of correlation functions in each position:
Из доплеровских сигналов движущихся объектов, выделенных из функций корреляции, получают в каждой позиции аналогично (43-45) первый и второй полные выделенные доплеровские сигналы k-го объекта:From the Doppler signals of moving objects isolated from the correlation functions, the first and second complete selected Doppler signals of the k-th object are obtained at each position in the same way (43-45):
и суммируют их, сдвигая фазу в одной из позиций (например, В) на величину фазовой коррекции , получая первый и второй суммарные полные доплеровские сигналы:and summarize them, shifting the phase in one of the positions (for example, B) by the amount of phase correction receiving the first and second total total Doppler signals:
Очевидно, что выбором величины фазовой коррекции когда второй косинус в уравнениях (58-59) равен единице, достигается максимальный (для двух позиций удвоенный) уровень полного доплеровского сигнала. Направление наилучшего приема сигналов, отраженных от движущихся объектов, изменяется (путем, например, ступенчатого изменения ) относительно направления нормали к отрезку, соединяющему позиции приема. Как и во втором алгоритме, по номеру множества р, суммарный сигнал (58) или (59) которого максимален, определяется дальность обнаруженного объекта, по доплеровской частоте любого из суммарных полных доплеровских сигналов - модуль радиальной скорости, а по величине отношения амплитуд первого и второго суммарных полных доплеровских сигналов определяется направление движения объекта, то есть знак радиальной скорости.Obviously, by choosing the magnitude of the phase correction when the second cosine in equations (58-59) is equal to unity, the maximum (doubled for two positions) level of the full Doppler signal is achieved. The direction of the best reception of signals reflected from moving objects changes (by, for example, stepwise change ) relative to the direction of the normal to the segment connecting the reception position. As in the second algorithm, by the number of the set p, the total signal (58) or (59) of which is maximum, the range of the detected object is determined, the radial velocity modulus is determined from the Doppler frequency of any of the total total Doppler signals, and the magnitude of the ratio of the amplitudes of the first and second total total Doppler signals determines the direction of motion of the object, that is, the sign of the radial velocity.
Для неподвижных объектов, когда доплеровская частота равна нулю, сдвиг фазы на величину физически нереализуем, поэтому для определения расстояния из функций корреляции (49-52) вычисляют суммарные по позициям нечетную и четную функции корреляции:For stationary objects, when the Doppler frequency is zero, the phase shift by physically unrealizable, therefore, to determine the distance from the correlation functions (49-52), the odd and even correlation functions total by positions are calculated:
Из выражений (61-62) следует, что направление наилучшего приема сигналов, отраженных от неподвижных объектов совпадает с направлением нормали к отрезку, соединяющему позиции приема. Дальность неподвижных объектов определяют по номеру множества суммарных нечетных и(или) четных функций корреляции.From the expressions (61-62) it follows that the direction of the best reception of signals reflected from stationary objects coincides with the direction of the normal to the segment connecting the receiving position. The range of fixed objects is determined by the number of the set of total odd and (or) even correlation functions.
Для определения угловой координаты движущегося обнаруженного объекта суммарные доплеровские сигналы (первый или второй в зависимости от знака радиальной скорости) определяют для нескольких значений величины коррекции фазы , а из соответствующей максимальному значению сигналов величины и известного расстояния между позициями приема определяют угловую координату по формуле, следующей из (46):To determine the angular coordinate of a moving detected object, the total Doppler signals (first or second depending on the sign of the radial velocity) are determined for several values of the phase correction value , and from the value corresponding to the maximum value of the signals and the known distance between the receiving positions determine the angular coordinate according to the formula following from (46):
Угловая координата как движущегося, так и неподвижного объекта может быть также вычислена из функций корреляции (49-52). Через отношения (49) к (50), а (51) к (52) вычисляются разности фаз излучаемого и принятого в позициях сигналовThe angular coordinate of both a moving and a stationary object can also be calculated from the correlation functions (49-52). Using the ratios (49) to (50), and (51) to (52), the phase differences of the signals emitted and received at the positions are calculated
и разность фаз принятых в позициях сигналовand phase difference received in the positions of the signals
из которой определяют угловую координату:from which the angular coordinate is determined:
Пятый вариант способа использует операции третьего варианта применительно к многопозиционному приему, позволяя получить полную информацию о координатах и скоростях движущихся объектов при существенно меньшем объеме вычислений. При этом измерение величины и знака скорости определяется операциями второго варианта, дальности - операциями первого варианта, а угловых координат - операциями четвертого варианта способа, причем эти операции проводятся с суммарными сигналами, полученными сложением одноименных функций корреляции и вторичных функций всех позиций. Интервал измеряемых дальностей Lmin-Lmax разбивают на Р интервалов, число которых может быть на один-два порядка меньше, чем в четвертом варианте. Для множества средних значений ожидаемых дальностей формируют соответствующие им нечетное и четное временные множества опорных сигналов вида (31) и (32), равных соответствующим ожидаемым сигналам ПЧ. Перемножая (31) и (32) с сигналами ПЧ (47-48), получают для каждой позиции по два множества (нечетное и четное) функций корреляции (49-53), а из них - полные доплеровские сигналы вида (44) и (45) и суммарные по позициям полные доплеровские сигналы, используемые для обнаружения отражающих объектов. Перед суммированием, как и в четвертом варианте, фаза полных доплеровских сигналов сдвигается на величину коррекции фазы, заданную для каждой позиции (для двух позиций фаза сдвигается в одной из них, например В - ). По доплеровским частотам суммарных полных доплеровских сигналов определяют радиальную скорость объектов, а по отношению амплитуд первого и второго суммарных полных доплеровских сигналов - знак радиальной скорости. Для обеспечения наилучшего приема суммарные полные доплеровские сигналы определяют для нескольких значений фазовой коррекции (например ступенчато изменяя ее величину), а по значению , при котором их амплитуда максимальна, определяют угловую координату по формуле (63). Как и в четвертом варианте способа, угловая координата может вычисляться по алгоритму (64-64).The fifth variant of the method uses the operations of the third variant in relation to multi-position reception, allowing to obtain complete information about the coordinates and speeds of moving objects with a significantly smaller amount of calculations. In this case, the measurement of the magnitude and sign of the speed is determined by the operations of the second variant, the range is determined by the operations of the first variant, and the angular coordinates are determined by the operations of the fourth variant of the method, and these operations are carried out with the total signals obtained by adding the correlation functions of the same name and secondary functions of all positions. The range of measured ranges L min -L max is divided into P intervals, the number of which can be one to two orders of magnitude less than in the fourth embodiment. For the set of average values of the expected ranges, the corresponding odd and even time sets of reference signals of the form (31) and (32) are formed equal to the corresponding expected IF signals. Multiplying (31) and (32) with IF signals (47-48), we obtain for each position two sets (odd and even) of correlation functions (49-53), and of these, complete Doppler signals of the form (44) and ( 45) and total positional total Doppler signals used to detect reflective objects. Before summing, as in the fourth embodiment, the phase of the full Doppler signals is shifted by the phase correction value specified for each position (for two positions, the phase is shifted in one of them, for example, B - ) The radial velocity of objects is determined from the Doppler frequencies of the total total Doppler signals, and the sign of the radial velocity is determined from the amplitudes of the first and second total full Doppler signals. To ensure the best reception, the total total Doppler signals are determined for several phase correction values (for example, stepwise changing its value), and by value at which their amplitude is maximum, determine the angular coordinate by the formula (63). As in the fourth variant of the method, the angular coordinate can be calculated according to the algorithm (64-64).
Для определения дальности выделяют доплеровский сигнал обнаруженного объекта вида (58) или (59). Формируют основное и квадратурное частотные множества опорных сигналов, каждый из которых содержит одну из гармоник модулирующего сигнала вида (12) и (13), (14) и (15), и перемножают их отдельно с сигналами промежуточных частот (47-48) одной или нескольких позиций (как и в первом варианте способа), получая функции корреляции, спектральные составляющие которых определяются выражениями:To determine the range, a Doppler signal of a detected object of the form (58) or (59) is isolated. The main and quadrature frequency sets of reference signals are formed, each of which contains one of the harmonics of the modulating signal of the form (12) and (13), (14) and (15), and multiply them separately with intermediate frequency signals (47-48) of one or several positions (as in the first version of the method), getting the correlation function, the spectral components of which are determined by the expressions:
Функции корреляции затем суммируются по позициям, причем как и при суммировании полных доплеровских сигналов, фаза доплеровских составляющих сдвигается на величину фазовой коррекции , для чего, например, соответствующие функции корреляции задерживаются на время, связанное с заданной величиной фазовой коррекции соотношением . Эта операция обеспечивает полное суммирование доплеровских составляющих функций корреляции частотных множеств. Полученные суммарные функции корреляции , , и перемножают с одним из суммарных полных сигналов (61-62), например , a результат усредняют по времени (аналогично (27-30). Из полученных в результате коэффициентов корреляции основного и квадратурного множеств (черта означает усреднение по времени):The correlation functions are then summed over the positions, and as with the summation of the total Doppler signals, the phase of the Doppler components is shifted by the amount of phase correction , for which, for example, the corresponding correlation functions are delayed by the time associated with a given phase correction value by the relation . This operation provides a complete summation of the Doppler components of the correlation functions of frequency sets. The resulting total correlation functions , , and multiplied with one of the total total signals (61-62), for example , a the result is averaged over time (similar to (27-30). From the resulting correlation coefficients of the main and quadrature sets (bar means time averaging):
определяют множество фаз гармоник сигнала ПЧ и фазочастотную характеристику гармоник из параметров которой вычисляют дальности объектов. Применение этого алгоритма позволяет определить разность дальностей объектов, движущихся с равными скоростями.determine the many phases of the harmonics of the IF signal and phase-frequency response of harmonics from the parameters of which the ranges of objects are calculated. The application of this algorithm makes it possible to determine the difference in the ranges of objects moving at equal speeds.
Система для реализации изложенного выше способа измерения дальности и скорости объектов содержит, как и прототип, антенно-фидерное устройство (АФУ), излучающее зондирующий и принимающее отраженный сигнал, гомодинное приемопередающее устройство (ППУ), выполняющее функции формирования частотно-модулированного микроволнового зондирующего сигнала, перемножения (смешения) с ним принятого отраженного сигнала и усиления полученного гомодинного сигнала, а также процессор, формирующий модулирующий сигнал и определяющий координаты и скорости отражающих объектов. На выходе ПЧ ППУ формируется сигнал промежуточных частот (ПЧ), содержащий усиленную полосовым усилителем ПЧ заданную часть спектра гомодинного сигнала. Существенным отличием предлагаемого устройства является то, что к выходу ПЧ ППУ через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) подключен коррелометр, выполненный на базе цифрового сигнального процессора, наделенный программами формирования опорных сигналов, состоящих из гармоник модулирующего сигнала, и вычисления функций корреляции сигнала ПЧ и опорных сигналов, а также вторичных функций, вычисляемых из функций корреляции (функции амплитуд и фаз гармоник спектра ПЧ, постоянные составляющие функций корреляции, выделенные и полные доплеровские сигналы, коэффициенты корреляции, а также все суммарные по позициям функции и сигналы). Информация о функциях корреляции и вторичных функциях в цифровой форме через шину данных передается в процессор, который вычисляет и отображает на дисплее (при необходимости передает во внешнюю информационную сеть) координаты и скорости обнаруженных объектов.The system for implementing the above method for measuring the range and speed of objects contains, like the prototype, an antenna-feeder device (AFU) that emits a sounding and receives a reflected signal, a homodyne transceiver device (PPU), which performs the functions of generating a frequency-modulated microwave sounding signal, multiplication (mixing) with it the received reflected signal and amplification of the received homodyne signal, as well as a processor that generates a modulating signal and determines the coordinates and speed reflective objects. An intermediate frequency (IF) signal is generated at the output of the IF frequency converter, which contains the specified part of the homodyne signal spectrum amplified by the IF frequency amplifier. A significant difference of the proposed device is that a correlometer made on the basis of a digital signal processor endowed with programs for generating reference signals consisting of harmonics of the modulating signal and for calculating the correlation functions of the IF signal and reference signals, as well as secondary functions calculated from the correlation functions (functions of amplitudes and phases of harmonics of the IF spectrum, constant components of the correlation functions, isolated and full additional Rovsky signals, correlation coefficients, and the total of all the positions and functions of signals). Information about the correlation functions and secondary functions in digital form is transmitted via the data bus to the processor, which calculates and displays (if necessary, transmits to the external information network) the coordinates and speeds of the detected objects.
Выход и входы микроволновых сигналов (или общий выход-вход) ППУ соединены с входом и выходами (или общим входом-выходом) АФУ. Аналоговый вход управления частотой зондирующего сигнала ППУ соединен с аналоговым выходом процессора. Выход сигнала промежуточных частот (далее - выход ПЧ) ППУ соединен с входом АЦП. Коррелометр, процессор, АЦП и дисплей соединены шиной передачи цифровых данных (далее - шина данных). В рамках настоящего изобретения предлагаются пять вариантов структуры радиолокационной системы для измерения скоростей и координат объектов. Первые три варианта системы реализуют любой из первых трех вариантов способа измерения, четвертый и пятый вариант системы - четвертый или пятый варианты способа.The output and inputs of microwave signals (or common output-input) of the control panel are connected to the input and outputs (or common input-output) of the AFU. The analogue input for controlling the frequency of the probing signal of the control panel is connected to the analogue output of the processor. The output of the intermediate frequency signal (hereinafter referred to as the IF output) of the control panel is connected to the ADC input. The correlometer, processor, ADC and display are connected by a digital data bus (hereinafter referred to as the data bus). In the framework of the present invention, five structural variants of a radar system for measuring the speeds and coordinates of objects are provided. The first three variants of the system implement any of the first three variants of the measurement method, the fourth and fifth version of the system - the fourth or fifth variants of the method.
В первом варианте структуры системы ППУ содержит подключенный выходом к микроволновому выходу ППУ генератор зондирующего сигнала (далее - генератор), имеющий вход управления частотой, смеситель, первый и второй входы которого соединены соответственно с микроволновым входом ППУ и выходом генератора, а выход - с входом полосового усилителя. Микроволновые выход и вход ППУ соединены соответственно с входом и выходом АФУ. В этом варианте структуры АФУ содержит либо одну приемопередающую антенну и ферритовый циркулятор, плечи которого соединены с антенной, а также с входом и выходом АФУ, либо две антенны, соединенные с входом и выходом АФУ.In the first version of the structure of the PPU system, the probe signal generator (hereinafter referred to as the generator) having a frequency control input connected to an output of the PPU microwave output has a mixer, the first and second inputs of which are connected respectively to the PPU microwave input and the generator output, and the output to the strip input amplifier. Microwave output and input PPU are connected respectively to the input and output of the AFU. In this embodiment, the AFU structure contains either one transceiver antenna and a ferrite circulator, the shoulders of which are connected to the antenna, as well as to the input and output of the AFU, or two antennas connected to the input and output of the AFU.
Во втором варианте структуры ППУ функции генерации зондирующего сигнала и перемножения с ним принятого сигнала выполняются автодинным узлом (см. И.М. Коган. Ближняя радиолокация. М.: Советское радио, стр. 39-40, 46-52, 70-120; Е.М. Гершензон и др. Общие характеристики и особенности автодинного эффекта в автогенераторах. “Радиотехника и электроника” том XXVII, 1982, №1, стр. 104), общий микроволновый выход-вход которого через выход-вход ППУ подключен к общему входу-выходу АФУ. Гомодинный сигнал на вход полосового усилителя может сниматься при этом с цепи питания автодинного узла.In the second version of the PPU structure, the functions of generating the probing signal and multiplying the received signal with it are performed by the autodyne unit (see IM Kogan. Near Radar. M: Soviet Radio, pp. 39-40, 46-52, 70-120; EM Gershenzon et al. General characteristics and features of the autodyne effect in oscillators. “Radio engineering and electronics”, Volume XXVII, 1982, No. 1, p. 104), the common microwave output-input of which is connected to the common input through the PPU output-input - exit AFU. The homodyne signal to the input of the strip amplifier can be removed from the power circuit of the autodyne node.
В третьем варианте структуры системы в ППУ используется проходной смеситель, выполненный, например, в виде отрезка волновода, в котором параллельно узкой стенке включены смесительные диоды. Расстояние между диодами по оси волновода составляет λ /2. К первому фланцу смесителя подключен выход генератора, а второй фланец подключен к выходу-входу ППУ. Связь диодов с волноводом, зависящая от расстояния до узкой стенки, выбирается такой, чтобы и на первом и на втором диодах рассеивалось по 25% мощности генератора, что выполняется, если связь второго диода обеспечивает отбор одной трети проходящей мощности. Такое размещение диодов обеспечивает противофазность, то есть компенсацию, выделяющихся на диодах напряжений, вызванных амплитудной модуляцией генератора и сложение гомодинных сигналов. Этот вариант ППУ, как и автодинный, имеет общий выход-вход, к которому общим входом-выходом подключено АФУ. Во втором и третьем варианте структуры используется АФУ, выполненное в виде приемопередающей антенны.In the third version of the system structure in the PUF, a feedthrough mixer is used, made, for example, in the form of a section of a waveguide in which mixing diodes are connected in parallel with a narrow wall. The distance between the diodes along the waveguide axis is λ / 2. The generator output is connected to the first flange of the mixer, and the second flange is connected to the PPU output-input. The coupling of the diodes with the waveguide, depending on the distance to the narrow wall, is selected so that 25% of the generator power is dissipated in the first and second diodes, which is done if the coupling of the second diode provides for the selection of one third of the transmitted power. This arrangement of the diodes provides antiphase, that is, compensation, of the voltages released on the diodes caused by the amplitude modulation of the generator and the addition of homodyne signals. This version of the PPU, like the autodyne, has a common output-input, to which the AFU is connected by a common input-output. In the second and third version of the structure, an AFU made in the form of a transceiver antenna is used.
Для реализации четвертого и пятого вариантов способа измерения применимы и четвертый, и пятый варианты структуры системы, отличающиеся соответственно от первого или третьего вариантов структуры системы наличием в составе ППУ дополнительных смесителей, первые и вторые входы каждого из которых подключены соответственно к микроволновым входам ППУ и выходу генератора. Выходы смесителей подключены через дополнительные полосовые усилители к выходам ПЧ ППУ. Каждый из выходов ПЧ ППУ связан с входом соответствующего АЦП, подключенного к шине данных. Общее число выходов ПЧ ППУ равно числу его микроволновых входов, числу смесителей и усилителей ПЧ. В этих вариантах структуры возможно использование одного АЦП, вход которого соединен с выходом коммутатора. Вход управления коммутатора программой процессора в этом случае подключен к шине данных, а сигнальные входы - к выходам ПЧ ППУ. АФУ, используемые в четвертом и пятом вариантах структуры системы, имеют несколько антенн, располагаемых на одной линии (в одном измерении), если необходимо измерение одной угловой координаты. Если измеряют обе угловые координаты, антенны располагают в двух измерениях, например в трех углах квадрата.To implement the fourth and fifth variants of the measurement method, the fourth and fifth variants of the system structure are applicable, differing respectively from the first or third variants of the system structure by the presence of additional mixers in the PUF, the first and second inputs of each of which are connected to the PUF microwave inputs and the generator output, respectively . The outputs of the mixers are connected through additional strip amplifiers to the outputs of the inverter. Each of the outputs of the inverter of the control panel is connected to the input of the corresponding ADC connected to the data bus. The total number of IF outputs of the PPU is equal to the number of its microwave inputs, the number of mixers and IF amplifiers. In these variants of the structure, it is possible to use one ADC, the input of which is connected to the output of the switch. The control input of the switch by the processor program in this case is connected to the data bus, and the signal inputs to the outputs of the inverter of the control panel. AFUs used in the fourth and fifth variants of the system structure have several antennas located on the same line (in one measurement) if it is necessary to measure one angular coordinate. If both angular coordinates are measured, the antennas are arranged in two dimensions, for example, in the three corners of a square.
В четвертом варианте структуры системы выход генератора подключен к микроволновому выходу ППУ. АФУ в этом варианте может содержать либо одну приемопередающую антенну и ферритовый циркулятор, одно плечо которого соединено с приемопередающей антенной, а два других - с входом и первым выходом АФУ, и приемные антенны, число которых на одну меньше числа смесителей ППУ, либо несколько антенн, одна из которых - передающая - подключена к входу АФУ, а остальные, число которых равно числу смесителей ППУ, - к выходам АФУ.In the fourth embodiment of the system structure, the generator output is connected to the microwave output of the PUF. In this embodiment, the AFU can contain either one transceiver antenna and a ferrite circulator, one arm of which is connected to the transceiver antenna, and the other two to the input and the first output of the AFU, and receiving antennas, which are one less than the number of FAC mixers, or several antennas, one of which, the transmitting one, is connected to the input of the AFU, and the rest, the number of which is equal to the number of PPU mixers, are connected to the outputs of the AFU.
ППУ пятого варианта структуры системы представляет собой ППУ третьего варианта, дополненное несколькими смесителями, и имеет один микроволновый выход-вход и несколько микроволновых входов. АФУ содержит одну приемопередающую антенну, соединенную с выходом-входом АФУ, и несколько приемных антенн, соединенных с выходами АФУ.The PUF of the fifth version of the system structure is the PUF of the third option, supplemented by several mixers, and has one microwave output-input and several microwave inputs. The AFU contains one transceiver antenna connected to the output-input of the AFU, and several receiving antennas connected to the outputs of the AFU.
Предлагаемые способ и система позволяют ослабить влияние помехи, обусловленной паразитным просачиванием излучаемого сигнала в канал приема полезного сигнала, отраженного от измеряемых объектов. Причинами помехи могут быть нежелательные отражения от неоднородностей АФУ или близко расположенных объектов, наводки из-за низкой радиогерметичности узлов и передающих линий АФУ и ППУ, а ее следствием - нарушение балансных свойств смесителя, и, следовательно, уменьшение чувствительности приемного канала. При характерном для радаров контроля за дорожным движением уровне излучаемой мощности 50 милливатт отраженная на смеситель мощность составит 2 милливатта при КСВ антенны 1,5. Важность проблемы очевидна, поскольку мощность генератора, направляемая на гетеродинный вход смесителя, имеет тот же порядок. Более того, модуляция частоты излучаемого сигнала приводит к амплитудной модуляции принятого сигнала, что может существенно снизить чувствительность приемного канала, то есть уменьшить предельную дальность. Особенность предлагаемого способа, в частности практическое отсутствие в полезном гомодинном сигнале постоянной составляющей и первой гармоники при преобладании их в сигнале помехи, позволяет, во-первых, оценить уровень помехи, а во-вторых создать на входе приемного канала, то есть на входе смесителя компенсирующий сигнал, равный помехе по амплитуде и противоположный по фазе.The proposed method and system can reduce the influence of interference due to spurious leakage of the emitted signal into the channel for receiving a useful signal reflected from the measured objects. Causes of interference may be unwanted reflections from inhomogeneities of the AFU or closely located objects, interference due to the low radio-tightness of the nodes and transmission lines of the AFU and PUF, and its consequence is a violation of the balance properties of the mixer, and, consequently, a decrease in the sensitivity of the receiving channel. With a radiated power level of 50 milliwatts typical of traffic control radars, the power reflected on the mixer will be 2 milliwatts with an antenna SWR of 1.5. The importance of the problem is obvious, since the generator power directed to the heterodyne input of the mixer has the same order. Moreover, the modulation of the frequency of the emitted signal leads to amplitude modulation of the received signal, which can significantly reduce the sensitivity of the receiving channel, that is, to reduce the limiting range. The feature of the proposed method, in particular, the practical absence of a constant component and the first harmonic in the useful homodyne signal when they prevail in the interference signal, allows, firstly, to estimate the noise level, and secondly to create a compensating input at the input of the receiving channel a signal equal to the interference in amplitude and opposite in phase.
Сигнал компенсации помехи получают ответвлением части сигнала генератора направлением его на вход смесителя, при этом устанавливаются определенные значения его амплитуды и фазы. Влияние помехи сводится к нулю, если фазы помехи и компенсирующего сигнала в любой момент времени противоположны, а амплитуды равны. Практически достаточно, чтобы сигнал помехи отсутствовал в гомодинном сигнале.The interference compensation signal is obtained by branching a part of the generator signal by directing it to the input of the mixer, and certain values of its amplitude and phase are set. The influence of the interference is reduced to zero if the phases of the interference and the compensating signal are opposite at any time and the amplitudes are equal. In practice, it is sufficient that the interference signal is absent in the homodyne signal.
Компенсацию помехи осуществляют, например, следующим образом. Смеситель приемопередающего устройства выполняют по диодной балансной схеме с отдельными выводами от каждого диода. На диоды через второй (гетеродинный) вход смесителя в противофазе подают излучаемый сигнал от генератора Ег=Е0гcosω t. Через первый (сигнальный) вход на диоды в одинаковой фазе поступает сумма помехи En=E0ncos(ω t+φ n) и компенсирующего сигнала Eком=E0комcos(ω t+φ ком), составляющая остаточный сигнал Eост=E0остcos(ω t+φ ост), где:Compensation for interference is carried out, for example, as follows. The mixer of the transceiver device is performed according to a diode balanced circuit with separate terminals from each diode. The diodes through the second (heterodyne) input of the mixer in antiphase feed the emitted signal from the generator E g = E 0 g cosω t. Through the first (signal) input to the diodes in the same phase, the sum of the interference E n = E 0n cos (ω t + φ n ) and the compensation signal E com = E 0 com cos (ω t + φ com ), the component of the residual signal E ost = E 0ost cos (ω t + φ ost) wherein:
Фаза остаточного сигнала равна π /2 при выполнении условия:The phase of the residual signal is π / 2 when the condition:
Напряжения частоты зондирующего сигнала на первом и втором диодах смесителя имеют вид:The voltages of the frequency of the probing signal on the first and second diodes of the mixer have the form:
Если вольтамперная характеристика диодов смесителя квадратичная, то для напряжений низкочастотных составляющих на отдельных для каждого диода сопротивлениях нагрузки Rн=Rн1=Rн2 получим:If the current-voltage characteristic of the mixer diodes is quadratic, then for the low-frequency component voltages on the load resistances R n = R n1 = R n2, which are separate for each diode, we obtain:
Сумма (сигнал суммы) и разность (сигнал разности) напряжений на диодах равны соответственноThe sum (signal of the sum) and the difference (signal of the difference) of the voltage across the diodes are equal, respectively
Из выражений (82-83) следует:From the expressions (82-83) it follows:
- Сигнал разности, являющийся низкочастотной частью гомодинного сигнала, характеризует уровень помехи, возникающей из-за отражений и просачивания в трактах излучаемого и принятого сигналов.- The difference signal, which is the low-frequency part of the homodyne signal, characterizes the level of interference arising from reflections and leakage in the paths of the emitted and received signals.
- Если подстройкой фазы компенсирующего сигнала обеспечить выполнение условия (81), то балансные свойства смесителя восстанавливаются, а сигнал помехи устраняется из спектра гомодинного сигнала. При этом, однако, не контролируется уровень мощности, рассеиваемой на диодах.- If, by adjusting the phase of the compensating signal, to ensure that condition (81) is satisfied, then the balanced properties of the mixer are restored, and the interference signal is eliminated from the spectrum of the homodyne signal. In this case, however, the level of power dissipated by the diodes is not controlled.
- Наиболее совершенной является схема компенсации, где фаза компенсирующего сигнала системой регулирования фазы устанавливается по критерию равенства нулю сигнала разности (83), а амплитуда - системой регулирования амплитуды по критерию заданного уровня сигнала суммы (82).- The most advanced is the compensation scheme, where the phase of the compensating signal by the phase control system is set according to the criterion that the difference signal (83) is equal to zero, and the amplitude is set by the amplitude control system according to the criterion of the given signal level of the sum (82).
- Для регулирования фазы и амплитуды компенсирующего сигнала могут применяться аналоговые или цифровые схемы управления компенсацией помехи одновременного или поочередного действия. Это может быть, например, комбинация аналоговых систем автоматического регулирования фазы (АРФ) и амплитуды (АРА).- To control the phase and amplitude of the compensation signal, analog or digital control circuits for compensating for interference of simultaneous or alternating actions can be used. This may be, for example, a combination of analogue systems of automatic phase control (ARF) and amplitude (ARA).
- В простейших случаях, когда снижение чувствительности из-за воздействия амплитудных шумов генератора несущественно, возможно применение в ППУ однодиодного смесителя с одним входом, перемножающего остаточный и принятый сигналы. В этом случае компенсирующий сигнал используется в качестве гетеродинного, а прямое соединение смесителя и генератора отсутствует.- In the simplest cases, when the decrease in sensitivity due to the influence of the amplitude noise of the generator is insignificant, it is possible to use a single-diode mixer with one input in the PUF that multiplies the residual and received signals. In this case, the compensating signal is used as a local oscillator, and there is no direct connection of the mixer and generator.
Особенности предлагаемого способа и устройства позволяют исключить влияние на точность нелинейности фазочастотной характеристики, оцениваемой обычно через величину неравномерности группового времени запаздывания (ГВЗ). Эта нелинейность приводит к искажению фаз гармоник спектра сигнала ПЧ, то есть фазочастотной характеристики сигнала ПЧ, и как следствие к появлению погрешности измерения дальностей. Для периодического измерения реальной фазочастотной характеристики в варианте структуры системы коррелометр дополняется аналоговым выходом, соединенным с дополнительным входом ППУ, связанным с входом полосового усилителя. На вход полосового усилителя одновременно или поочередно через дополнительный аналоговый выход коррелометра выдаются тестовые сигналы частотного множества видаThe features of the proposed method and device make it possible to exclude the influence on the accuracy of nonlinearity of the phase-frequency characteristic, which is usually estimated through the value of the non-uniformity of the group delay time (GW). This nonlinearity leads to a distortion of the phases of the harmonics of the frequency spectrum of the IF signal, i.e., the phase-frequency characteristic of the IF signal, and as a result, the appearance of an error in the measurement of ranges. For periodic measurement of the real phase-frequency characteristic in a variant of the system structure, the correlometer is supplemented by an analog output connected to an additional input of the control panel connected to the input of the strip amplifier. At the input of a strip amplifier, test signals of a frequency set of the form are given simultaneously or alternately through an additional analog output of the correlometer
Прошедшие усилитель сигналыPast amplifier signals
получают зависящий от частоты сдвиг фазы , который определяют, вычисляя основной и квадратурный коэффициенты корреляции сигналов:get a frequency dependent phase shift , which is determined by calculating the basic and quadrature correlation coefficients of the signals:
а из них зависимость фазы от частоты, то есть реальную фазочастотную характеристику полосового усилителя:and of these, the phase dependence of the frequency, that is, the real phase-frequency characteristic of the strip amplifier:
Вычисление отклонений измеренной ФЧХ от идеальной линеаризованной позволяет вычислить поправки, которые необходимо ввести в фазы гармоник опорных сигналов, чтобы компенсировать нелинейность ФЧХ.The calculation of the deviations of the measured phase response from the ideal linearized one allows you to calculate the corrections that must be introduced into the phases of the harmonics of the reference signals in order to compensate for the nonlinearity of the phase response.
Таким образом, поставленная задача обеспечения высокой чувствительности и точности измерения при минимальной стоимости средств транспортной радиолокации реализуется согласно изобретению за счет применения корреляционных методов анализа гомодинного сигнала, позволяющих при предельной простоте аналогового комплекса выполнять оптимальную обработку непрерывного сигнала при практически любом времени накопления.Thus, the task of ensuring high sensitivity and accuracy of measurement at the minimum cost of means of transport radar is realized according to the invention through the use of correlation methods for analyzing a homodyne signal, which, with the utmost simplicity of the analog complex, allow optimal processing of a continuous signal at almost any accumulation time.
Далее изобретение поясняется с помощью чертежей, где:The invention is further explained using the drawings, where:
на фиг.1 представлена общая структурная схема системы для измерения скоростей и координат объектов,figure 1 presents the General structural diagram of a system for measuring the speeds and coordinates of objects,
на фиг.2 показана базовая блок-схема алгоритма обнаружения и измерения скорости объектов,figure 2 shows the basic block diagram of an algorithm for detecting and measuring the speed of objects,
на фиг.3 представлена схема соединенных приемопередающего и антенно-фидерного устройств первого варианта структуры системы для измерения скоростей и координат объектов,figure 3 presents a diagram of the connected transceiver and antenna-feeder devices of the first embodiment of the system structure for measuring speeds and coordinates of objects,
на фиг.4 представлена схема соединенных приемопередающего и антенно-фидерного устройств второго варианта структуры системы для измерения скоростей и координат объектов,figure 4 presents a diagram of the connected transceiver and antenna-feeder devices of the second variant of the structure of the system for measuring speeds and coordinates of objects,
на фиг.5 представлена схема соединенных приемопередающего и антенно-фидерного устройств третьего варианта структуры системы для измерения скоростей и координат объектов,figure 5 presents a diagram of the connected transceiver and antenna-feeder devices of the third variant of the structure of the system for measuring speeds and coordinates of objects,
на фиг.6 представлена схема соединенных приемопередающего и антенно-фидерного устройств четвертого варианта структуры системы для измерения скоростей и координат объектов,figure 6 presents a diagram of the connected transceiver and antenna-feeder devices of the fourth variant of the structure of the system for measuring speeds and coordinates of objects,
на фиг.7 представлена схема соединенных приемопередающего и антенно-фидерного устройств пятого варианта структуры системы для измерения скоростей и координат объектов,7 is a diagram of the connected transceiver and antenna-feeder devices of the fifth embodiment of the system structure for measuring the speeds and coordinates of objects,
на фиг.8 представлена схема приемопередающего устройства системы первого варианта структуры со схемой компенсации помех,on Fig presents a diagram of a transceiver device of the system of the first variant of the structure with the interference compensation circuit,
на фиг.9 представлена эквивалентная схема балансного смесителя, модифицированного для использования в схеме компенсации помех,figure 9 presents the equivalent circuit of the balanced mixer, modified for use in the compensation circuit of interference,
на фиг.10 представлены графики, характеризующие зависимость от расстояния полных корреляционных функций, рассчитанных для второго варианта способа.figure 10 presents graphs characterizing the dependence on the distance of the full correlation functions calculated for the second variant of the method.
Система для измерения скоростей и координат объектов (см. фиг.1) содержит антенно-фидерное устройство (АФУ) 1, приемопередающее устройство (ППУ) 2, аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 3, коррелометр 4, процессор 5 и дисплей 6. Микроволновый выход (в вариантах структуры выход-вход) ППУ 2 подключен к входу (в вариантах структуры входу-выходу) АФУ 1, в выходы АФУ 1 подключены к входам ППУ 2. К выходам ПЧ ППУ 2 подключены входы аналого-цифрового преобразователя 3.The system for measuring the speeds and coordinates of objects (see figure 1) contains an antenna-feeder device (AFU) 1, a transceiver device (PPU) 2, an analog-to-digital converter (ADC) 3, correlometer 4,
При этом могут использоваться как несколько АЦП, подключенные к соответствующим выходам ППУ 2, так и единственный АЦП, подключенный либо непосредственно к единственному выходу ПЧ ППУ 2, либо через коммутатор (не показано), входящий в состав АЦП 3 и управляемый коррелометром 4, - к нескольким выходам ПЧ. АЦП 3, коррелометр 4, процессор 5 и дисплей 6 соединены шиной передачи цифровых данных 7 (далее - шина данных), которая может быть связана с внешней информационной сетью. ППУ 2 имеет вход управления частотой зондирующего сигнала, соединенный с аналоговым выходом процессора 5. В вариантах системы коррелометр 4 может иметь аналоговый вывод тестового сигнала, соединенный с вторым входом ППУ.In this case, several ADCs connected to the corresponding outputs of the
Предлагаемый способ измерения скоростей и координат объектов с использованием предлагаемой системы осуществляют следующим образом. Приемопередающим устройством 2 формируют непрерывный периодически модулированный по частоте зондирующий микроволновый сигнал, передают его в антенно-фидерное устройство 1, посредством которого излучают его в пространство и принимают в одной или нескольких пространственных позициях отраженный от объектов сигнал. С помощью процессора 5 формируют периодический сигнал управления частотой зондирующего сигнала (модулирующий сигнал) и передают его в аналоговой форме на первый вход ППУ 2, а в цифровой форме через шину данных - в коррелометр 4. Принятые сигналы передают в приемопередающее устройство 2, где отдельно перемножают (смешивают) их с излучаемым сигналом и, выделяя низкочастотные (разностные) компоненты результатов перемножения, получают гомодинные сигналы, усиливают заданную часть их спектра и направляют на соответствующие выходы промежуточных частот (ПЧ) ППУ 2. Аналого-цифровым преобразователем 3 переводят сигналы ПЧ в цифровую область и передают их через шину данных 7 в коррелометр 4. На базе модулирующего сигнала, используя специальную программу коррелометра 4, формируют опорные сигналы частотных и (или) временных множеств, состоящие из гармоник частоты модуляции, и вычисляют функции корреляции опорных сигналов и сигналов ПЧ, а также вторичные функции (функции амплитуд и фаз гармоник, постоянные и доплеровские составляющие, полные доплеровские сигналы, коэффициенты корреляции и (при многопозиционном приеме) суммарные по позициям приема функции корреляции, функции гармоник и полные доплеровские сигналы). Полученную информацию передают в процессор 5, определяющий скорости и координаты обнаруженных объектов. При необходимости, информацию, полученную процессором, отображают на дисплее 6 или передают через шину данных 7 во внешнюю информационную сеть для дальнейшей обработки.The proposed method for measuring the speeds and coordinates of objects using the proposed system is as follows. The
На фиг.2 приведена блок-схема базового алгоритма обнаружения, а также измерения скоростей и координат отражающих объектов системой, показанной на фиг.1. Все операции, показанные на схеме, выполняются в цифровой области. Посредством программы коррелометра перемножают (блок 3) сигнал ПЧ вида (11) (блок 2) и один из опорных сигналов (блок 4): основного или квадратурного частотных множеств вида (12-15) для определенного значения N, либо четного или нечетного временных множеств вида (31-32) для определенного значения р, а результат интегрируют (блок 5), получая соответствующую функцию корреляции вида (16-19, 34-35), вычисляют вторичные функции (блок 6), по уровню которых обнаруживают отражающие объекты (блок 9), а по параметрам вычисляют их скорости и координаты (блок 10). В блоке 9 посредством программы процессора 5 проводят сравнение уровня полученного сигнала с заданным уровнем U* и делают вывод о наличии или отсутствии отражающего объекта. (Уровнем сигнала считают величину постоянной составляющей или амплитуду доплеровской составляющей соответствующей функции). Если уровень сигнала меньше уровня U*, то есть отраженный от объекта сигнал отсутствует, изменяют (блок 7) значение р (или N) и повторяют цикл (блоки 2-8). По наличию доплеровского сигнала (для неподвижных объектов - постоянной составляющей) в функции корреляции либо во вторичной функции делают вывод об обнаружении объекта (блок 9). Измеряя частоту выделенного доплеровского сигнала, определяют радиальную скорость обнаруженного объекта. По знаку разности фаз нечетных и четных доплеровских сигналов (23) или по величине отношения первого и второго полных доплеровских сигналов (58, 59) определяют знак радиальной скорости. Если измерение проводится по второму алгоритму, то по значению р определяют дальность обнаруженного объекта. При измерении по первому или третьему алгоритму для множества значений N вычисляют коэффициенты корреляции вида (27-30), определяют из них фазочастотную характеристику по алгоритму (24), а из нее - дальности объектов. В алгоритме фиг.2 применено последовательное вычисление функций корреляции частотных или временных множеств. При наличии достаточных вычислительных мощностей коррелометра может быть применено одновременное (параллельное) вычисление функций корреляции.Figure 2 shows a block diagram of a basic detection algorithm, as well as measuring the speeds and coordinates of reflecting objects by the system shown in figure 1. All operations shown in the diagram are performed in the digital domain. By means of the correlometer program, an IF signal of the form (11) (block 2) and one of the reference signals (block 4) are multiplied (block 3): the main or quadrature frequency sets of the form (12-15) for a certain value of N, or even or odd time sets of the form (31-32) for a certain value of p, and the result is integrated (block 5), obtaining the corresponding correlation function of the form (16-19, 34-35), secondary functions are calculated (block 6), by the level of which reflective objects are detected (block 9), and according to the parameters, their speeds and coordinates are calculated (block 10). In
Возможность обнаружения объекта и определения его дальности по второму алгоритму поясняется фиг.10, где приведены расчетные зависимости полной (суммы нечетной и четной) функции корреляции временного множества для двух значений ожидаемой дальности: 300 и 900 метров. Расчеты выполнены для радара контроля дорожного движения. Очевидно, что главные максимумы функций корреляции имеют место при равенстве ожидаемой Lp и фактической дальности, а ширина главного лепестка имеет для данного случая величину Δ Lp=12 м. Поэтому если диапазон измеряемых дальностей 1200 метров разбить, например, на 100 равноотстоящих интервалов, средняя дальность Lр которых кратна 12 метрам, сформировать для них опорные сигналы временных нечетного и четного множеств и вычислить множество функций корреляции сигнала ПЧ и опорных сигналов, то сигнал, отраженный от объекта, находящегося на расстоянии Lp± 6 м, обусловит максимальный уровень соответствующей функции корреляции, по которому он будет обнаружен, а его дальность определена.The ability to detect an object and determine its range using the second algorithm is illustrated in Fig. 10, which shows the calculated dependences of the full (sum of odd and even) correlation functions of the time set for two values of the expected range: 300 and 900 meters. The calculations are made for the traffic control radar. Obviously, the main maxima of the correlation functions occur when the expected L p and the actual range are equal, and the width of the main lobe for this case is Δ L p = 12 m. Therefore, if the range of measured ranges is 1200 meters, for example, divided into 100 equally spaced intervals, average distance L p which is a multiple of 12 meters, which generate reference signals for odd and even time and calculate a plurality of sets of correlation functions of the IF signal and a reference signal, the signal reflected from an object at the distance uu L p ± 6 m, determine the maximum level of the corresponding correlation function for which it is detected and its range is defined.
ППУ 2 в зависимости от особенностей применения может выполняться в нескольких отличающихся по структуре вариантах, определяющих варианты структуры системы. Любой из трех первых вариантов структуры системы может осуществлять любой из первых трех алгоритмов способа, любой из четвертого и пятого вариантов структуры реализуют и четвертый, и пятый алгоритмы.
В первом варианте (фиг.3) структуры ППУ 2 имеет микроволновые выход и вход, а АФУ 1 - соединенные с ними вход и выход. ППУ 2 содержит генератор 8 зондирующего сигнала (далее генератор), имеющий вход управления частотой, который является входом управления частотой приемопередающего устройства, смеситель 9 и полосовой усилитель 10. АФУ 1 содержит либо ферритовый циркулятор 11 и приемопередающую антенну 12 либо две антенны: передающую и приемную (не показаны), вход и выход которых являются соответственно входом и выходом АФУ 1. Выход генератора 8 подключен к второму входу смесителя 9 и к микроволновому выходу ППУ, первый вход смесителя 9 подключен к микроволновому входу ППУ, а выход гомодинного сигнала соединен с входом полосового усилителя 10. Выход полосового усилителя подключен к выходу ПЧ приемопередающего устройства 2. Первое и второе плечи циркулятора 11 являются входом и выходом антенно-фидерного устройства, а третье плечо подключено к приемопередающей антенне.In the first embodiment (figure 3), the structure of the
В первом варианте устройства частотно-модулированный зондирующий сигнал формируют генератором 8, подают его через микроволновый выход на вход АФУ 1 и излучают его приемопередающей (или в варианте передающей) антенной. Отраженный, принятый приемопередающей (или приемной) антенной сигнал с выхода АФУ 1 через микроволновый вход ППУ 2 подают на смеситель 9, где смешивают (перемножают) с сигналом генератора 8, то есть с излучаемым сигналом. Полученный на выходе смесителя 9 гомодинный сигнал вида (11) усиливают в заданной полосе частот полосовым усилителем 10 и подают на выход ПЧ ППУ 2. Система, структура которой построена по первому варианту, является наиболее универсальной и может применяться, например, в полицейских радарах с уровнем излучаемой мощности 50-100 милливатт.In the first embodiment of the device, the frequency-modulated probe signal is generated by the
Во втором варианте (см. фиг.4) структуры системы приемопередающее устройство 2 выполнено в виде автодинного узла 13, выход-вход и вход управления частотой которого являются соответственно микроволновым выходом-входом и входом управления частотой приемопередающего устройства 2. ППУ 2 содержит, кроме того, полосовой усилитель 10, а антенно-фидерное устройство 1 выполнено в виде приемопередающей антенны. Вход-выход АФУ 1, то есть антенны, подключен к выходу-входу ППУ 2, а выход гомодинного сигнала автодинного узла 13 через полосовой усилитель 10 подключен к выходу ПЧ ППУ 2. Автодинный узел 13 представляет собой автогенератор, выполняющий одновременно функции смесителя (см., например, Воторопин С.Д., Юрченко В.И. Автодины на диодах Ганна и устройства на их основе. “Электронная промышленность”, 1998, вып. 1-2, стр. 110-115; Воторопин С.Д., Носков В.Я. Приемопередающие модули на слаботочных диодах Ганна для автодинных систем. “Электронная техника”, Сер. СВЧ-техника, 1993, вып. 4 (458), стр. 70-72). Зондирующий сигнал генерируют, например, диодом Ганна и излучают приемопередающей антенной АФУ 1. Принятый АФУ 1 отраженный сигнал поступает на диод Ганна, где благодаря его нелинейности перемножается с излучаемым сигналом. Гомодинный сигнал извлекают, например, из цепи питания диода Ганна с помощью трансформатора (не показан). Как и в первом варианте, гомодинный сигнал усиливают полосовым усилителем 10 и выводят через выход ПЧ ППУ 2. Автодинный вариант системы наиболее прост и дешев, однако из-за низкой чувствительности и соответственно малой предельной дальности он может быть рекомендован для датчиков препятствий при движении транспортного средства задним ходом.In the second embodiment (see figure 4) of the system structure, the
В третьем варианте (см. фиг.5) системы АФУ 1 выполнены, как и во втором варианте, в виде приемопередающей антенны 12, вход-выход антенны 12 является входом-выходом АФУ 1, который подключен к выходу-входу ППУ 2. Приемопередающее устройство 2 содержит генератор 8, вход управления частотой которого является входом управления частотой приемопередающего устройства 2, проходной смеситель 14 и полосовой усилитель 10. Выход генератора 8 подключен к входу проходного смесителя 14, выход-вход которого соединен с выходом-входом ППУ 2. Выход гомодинного сигнала проходного смесителя подключен к входу полосового усилителя 10, выход которого является выходом ПЧ ППУ 2. Проходной смеситель 14 может быть выполнен в виде отрезка волновода (не показан), один фланец которого подключен к генератору 8 и является входом, а другой фланец - выходом-входом смесителя 14, соединенным с выходом-входом ППУ 2. С отрезком волновода в этом случае связаны два смесительных диода, расстояние между которыми по оси волновода составляет четверть длины волны. Связь диодов с волноводом подбирается так, чтобы на первом, ближнем к входу диоде рассеивалась четверть мощности генератора, а на втором - треть проходящей мощности. Низкочастотные выводы диодов соединены и подключены к выходу гомодинного сигнала смесителя. Легко видеть, что проходной смеситель (аналогично балансному) подавляет амплитудные шумы генератора, хотя потери мощности сигнала при передаче (и приеме) составляют около 3 дБ. В этом варианте устройства частотно-модулированный зондирующий сигнал формируют генератором 8, подают его через смеситель 14 и микроволновый выход-вход ППУ 2 на вход-выход АФУ 1 и излучают приемопередающей антенной. Отраженный, принятый приемопередающей антенной сигнал с выхода АФУ 1 через микроволновый выход-вход ППУ подают на выход-вход смесителя 14, где смешивают (перемножают) с сигналом генератора 8, то есть с излучаемым сигналом. Полученный на выходе смесителя гомодинный сигнал вида (11) усиливают в заданной полосе частот полосовым усилителем и выводят через выход ПЧ ППУ 2. Третий вариант структуры системы применяют там, где уровень излучаемой мощности ограничен несколькими милливаттами, а низкая стоимость должна сочетаться с высокими техническими характеристиками.In the third embodiment (see Fig. 5), the
Четвертый и пятый варианты структуры системы предназначены для реализации алгоритмов многопозиционного приема и образованы из структур соответственно первого и второго вариантов дополнением АФУ одной или несколькими приемными антеннами, а ППУ - соответствующим числом смесителей и полосовых усилителей.The fourth and fifth variants of the system structure are intended for the implementation of multi-position reception algorithms and are formed from the structures of the first and second variants, respectively, by the addition of AFUs with one or more receiving antennas, and the PUFs with the corresponding number of mixers and strip amplifiers.
В четвертом варианте структуры системы (см. фиг.6) АФУ 1 содержит передающую 15 и несколько приемных 16а, 16б, 16в антенн, вход и выходы которых являются соответственно входом и выходами АФУ 1. В варианте АФУ передающая и одна приемная антенна заменяются циркулятором (не показан), первое и второе плечи которого являются входом и одним из выходов АФУ 1, а третье подключено к приемопередающей антенне. ППУ 2 содержит генератор 8 зондирующего сигнала, имеющий вход управления частотой, который является входом управления частотой приемопередающего устройства 2, несколько смесителей 9а, 9б, 9в и полосовых усилителей 10а, 10б, 10в. Выход генератора 8 подключен к второму входу каждого из смесителей 9 и к микроволновому выходу ППУ 2, первые входы смесителей 9а, 9б, 9в подключены к микроволновым входам ППУ 2, а выходы соединены соответственно с входами полосовых усилителей 10а, 10б, 10в. Выходы полосовых усилителей подключены к выходам ПЧ приемопередающего устройства 2. Количества приемных антенн 16, смесителей 9, полосовых усилителей 10 и выходов ПЧ равны числу позиций приема.In the fourth embodiment of the system structure (see FIG. 6), the
В четвертом варианте устройства частотно-модулированный зондирующий сигнал формируют генератором 8, подают его через микроволновый выход на вход АФУ 1 и излучают его передающей (или в варианте приемопередающей) антенной. Отраженные, принятые антеннами сигналы с выходов АФУ 1 через микроволновые входы ППУ 2 подают на смесители 9а, 9б, 9в, где смешивают (перемножают) с сигналом генератора 8, то есть с излучаемым сигналом. Полученные на выходе смесителя гомодинные сигналы вида (47-48) усиливают в заданной полосе частот полосовыми усилителями 10а, 10б, 10в и подают на выходы ПЧ ППУ 2.In the fourth embodiment of the device, a frequency-modulated sounding signal is generated by the
В пятом варианте структуры системы (см фиг.7) АФУ 1 имеет приемопередающую 12 и несколько приемных 16а, 16б, 16в антенн, вход-выход передающей и выходы приемных антенн являются входом-выходом и выходами АФУ 1. ППУ 2 содержит генератор 8 зондирующего сигнала, имеющий вход управления частотой, который является входом управления частотой приемопередающего устройства 2, проходной смеситель 14, несколько смесителей 9а, 9б, 9в и полосовых усилителей 10, 10а, 10б, 10в. Выход генератора 8 подключен к вторым входам каждого из смесителей 9а, 9б, 9в и к входу проходного смесителя 14, а выход-вход последнего - к микроволновому выходу-входу ППУ. Первые входы смесителей 9а, 9б, 9в подключены к микроволновым входам ППУ 2, а выходы гомодинного сигнала проходного смесителя 14 и смесителей 9а, 9б, 9в соединены с входами полосовых усилителей 10, 10а, 10б, 10в. Выходы полосовых усилителей 10, 10а, 10б, 10в подключены к выходам ПЧ приемопередающего устройства 2. Количество антенн 12 и 16, смесителей 9, полосовых усилителей 10 и выходов ПЧ равно числу позиций приема.In the fifth embodiment of the system structure (see Fig. 7), the
В пятом варианте устройства частотно-модулированный зондирующий сигнал формируют генератором 8, подают его через проходной смеситель 14 и микроволновый выход-вход на вход-выход АФУ 1 и излучают приемопередающей антенной. Отраженные, принятые антеннами сигналы с входа-выхода и выходов АФУ 1 через микроволновые входы и выход-вход ППУ 2 подают на смесители 14, 9а, 9б, 9в, где смешиваются (перемножаются) с сигналом генератора 8, то есть с излучаемым сигналом. Полученные на выходе смесителей гомодинные сигналы вида (47-48) усиливают в заданной полосе частот полосовыми усилителями 10 10а, 10б, 10в и подают на выходы ПЧ ППУ2.In the fifth embodiment of the device, a frequency-modulated sounding signal is generated by the
Программа коррелометра дополняется в четвертом и пятом вариантах структуры системы алгоритмами вычисления суммарных по позициям полных доплеровских сигналов (58, 59), суммарных функций корреляции (61, 62), суммарных коэффициентов корреляции (75-78). Программа процессора вычисляет скорости и дальности объектов по суммарным сигналам, при необходимости программа дополняется алгоритмами вычисления угловых координат объектов (63) (66).In the fourth and fifth versions of the system structure, the correlometer program is supplemented with algorithms for calculating the total total Doppler signals (58, 59), the total correlation functions (61, 62), and the total correlation coefficients (75-78). The processor program calculates the speed and range of objects from the summed signals; if necessary, the program is supplemented by algorithms for calculating the angular coordinates of objects (63) (66).
Схема приемопередающего устройства системы первого варианта структуры со схемой компенсации помехи, обусловленной просачиванием излучаемого сигнала в канал приема отраженного сигнала, (см. фиг.8) кроме генератора 8, смесителя 19 полосового усилителя 10 дополнительно содержит электрически управляемые аттенюатор 17 и фазовращатель 18, а также схему управления компенсацией 22 (СУК). Схема управления компенсацией 22 может содержать, например, дифференциальный усилитель нижних частот (ДУНЧ) 20 и усилитель нижних частот (УНЧ) 21. Аттенюатор 17 и фазовращатель 18 микроволновыми входами и выходами включены последовательно между микроволновыми выходом и входом ППУ 1 (то есть между выходом генератора 8 и первым входом смесителя 19), а входами управления подключены к выходам СУК 22. Входы ДУНЧ 20 соединены с вторым и четвертым выводами (сигнал суммы), а вход УНЧ 21 соединен с третьим выводом (сигнал разности) балансного смесителя 19, а выходы соответственно через выходы СУК 22 - к входам управления аттенюатора и фазовращателя. Эквивалентная схема балансного смесителя 19, модифицированного для получения сигналов суммы и разности напряжений смесительных диодов, показана на фиг.9. Трансформатор Тр. совместно с емкостями С1, С2 обеспечивает подачу на диоды D1, D2 напряжения генератора Uг в противофазе, а напряжения принятого сигнала Uc (и помехи Un) - в фазе. Эта схема полностью описывает электрические характеристики любого гибридного соединения диапазона СВЧ. Постоянные составляющие токов диодов D1, D2, протекают соответственно через сопротивления R1, R2, вызывая падения напряжения на них. Между выводами 2 и 4 появляется в результате напряжение, равное сумме падений напряжений на сопротивлениях (сигнал суммы), а между выводами 1 (общий) и 3 - напряжение, равное их разности (сигнал разности). Компенсация сигнала помехи осуществляется следующим образом. Цепочка из аттенюатора 17 и фазовращателя 18 формирует компенсирующий сигнал с частотой излучаемого сигнала. Компенсация наступает, когда амплитуды компенсирующего сигнала и помехи равны, а фазы отличаются на π , то есть противоположны. Это состояние достигается функционированием двух аналоговых систем автоматического регулирования: фазы (АРФ) и амплитуды (АРА) компенсирующего сигнала. Систему АРФ составляют балансный смеситель 19 (датчик рассогласования), УНЧ 21 и фазовращатель 18 (исполнительный элемент). Регулирование выполняется по критерию равенства нулю сигнала разности смесителя 19. Систему АРА составляют балансный смеситель 19 (датчик рассогласования), ДУНЧ 20 и аттенюатор 17 (исполнительный элемент). Регулирование выполняется по критерию равенства заданному уровню сигнала суммы смесителя 19. В процессе работы системы АРФ сигнал разности смесителя 19, определяемый выражением (83), усиливают с помощью УНЧ 21 и подают на вход управления фазовращателя 18, который изменяет фазу компенсирующего сигнала до достижения нулевого уровня сигнала разности. В процессе работы системы АРА сигнал суммы смесителя 19, определяемый выражением (82), усиливают с помощью ДУНЧ 20 и подают на вход управления аттенюатора 17, который изменяет амплитуду компенсирующего сигнала до достижения заданного уровня сигнала суммы. В результате этих процессов достигается устранение помехи на входе балансного смесителя. Описанная схема компенсации может применяться в ППУ четвертого варианта системы, при этом все смесители заменяются на балансные 19, между выходом ППУ 2 и каждым входом ППУ 2 включаются дополнительные последовательно соединенные аттенюаторы 17 и фазовращатели 18, каждый из которых соединен с выходами соответствующих СУК 22, подключенных к выходам балансных смесителей 19. Количество аттенюаторов 17, фазовращателей 18 и СУК 22 равно числу позиций.The transceiver circuit of the system of the first embodiment of the structure with the interference compensation circuit due to leakage of the emitted signal into the reception channel of the reflected signal (see Fig. 8), in addition to the
В любом из трех первых вариантов структуры может быть реализована возможность измерения и компенсации нелинейности фазочастотной характеристики полосового усилителя. Для этого коррелометр может быть дополнен аналоговым выходом, который через второй вход ППУ 2 соединяется с входом полосового усилителя, и наделен программой формирования на этом выходе тестового сигнала из гармоник модулирующего сигнала, а также вычисления основных и квадратурных коэффициентов корреляции выходного тестового сигнала полосового усилителя 10 и входного тестового сигнала, а также определения из них его фазочастотной характеристики. При необходимости программа формирования опорных сигналов коррелометра может быть дополнена блоком линеаризации измеренной ФЧХ, вычисления разности фаз линеаризованной и измеренной ФЧХ на частотах гармоник и коррекции фаз гармоник опорных сигналов на величину вычисленной разности реальной и линеаризованной ФЧХ полосового усилителя.In any of the first three variants of the structure, the possibility of measuring and compensating for the nonlinearity of the phase-frequency characteristic of a strip amplifier can be realized. For this, the correlometer can be supplemented with an analog output, which is connected to the input of the strip amplifier through the second input of the
Таким образом, варианты предлагаемых способа и системы для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов позволяют решить проблемы создания нескольких видов оборудования для обеспечения безопасности дорожного движения: от простейших датчиков препятствий до радаров, определяющих скорости, дальности и угловые координаты объектов дорожного движения. Сочетание гомодинного приемопередатчика с простой частотной модуляцией зондирующего сигнала и корреляционного анализа принятого сигнала позволит в ближайшей перспективе создать ряд недорогих и малогабаритных радаров. Быстрое развитие техники цифровой обработки сигналов позволит в будущем в рамках предложенной технической идеологии решать все более сложные задачи при снижении стоимости систем.Thus, the variants of the proposed method and system for radar measuring the speeds and coordinates of objects allow solving the problems of creating several types of equipment for ensuring road safety: from the simplest obstacle sensors to radars that determine the speeds, ranges and angular coordinates of objects of traffic. The combination of a homodyne transceiver with a simple frequency modulation of the probing signal and a correlation analysis of the received signal will make it possible in the near future to create a number of inexpensive and small-sized radars. The rapid development of digital signal processing technology will allow, in the future, within the framework of the proposed technical ideology, to solve increasingly complex problems while reducing the cost of systems.
Claims (21)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002119904/09A RU2239845C2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002119904/09A RU2239845C2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002119904A RU2002119904A (en) | 2004-02-10 |
RU2239845C2 true RU2239845C2 (en) | 2004-11-10 |
Family
ID=34309911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002119904/09A RU2239845C2 (en) | 2002-07-22 | 2002-07-22 | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2239845C2 (en) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2533198C1 (en) * | 2013-08-14 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of controlling radar station resolution |
RU2534220C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Apparatus for determining motion parameters of object |
RU2547444C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Transceiver |
RU2551894C2 (en) * | 2010-07-20 | 2015-06-10 | Лейка Геосистемс Аг | System and method for determining unambiguous heading direction of vehicle |
RU2628566C1 (en) * | 2014-05-29 | 2017-08-21 | Роберт У. ЛИ | Method of work of radar station with high doppler characteristics |
RU186880U1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрорадар" (ООО "Микрорадар") | RADAR |
RU2687958C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-05-17 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Method for transmitting signal between devices in wireless communication system and device for this |
RU2699240C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-09-04 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of target in radar station with continuous emission |
RU2787976C1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-01-13 | Кошуринова Ольга Викторовна | Transceiver apparatus of a homodyne radar |
WO2023068970A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Ольга Викторовна КОШУРИНОВА | Transceiving device for a homodyne radar |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20190339376A1 (en) * | 2018-05-04 | 2019-11-07 | GM Global Technology Operations LLC | Differential phase-based detector |
CN112485589B (en) * | 2020-11-17 | 2021-11-12 | 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院 | Distribution real-time data warehouse-based real-time platform area power failure and fault sensing method |
-
2002
- 2002-07-22 RU RU2002119904/09A patent/RU2239845C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2551894C2 (en) * | 2010-07-20 | 2015-06-10 | Лейка Геосистемс Аг | System and method for determining unambiguous heading direction of vehicle |
RU2534220C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Apparatus for determining motion parameters of object |
RU2533198C1 (en) * | 2013-08-14 | 2014-11-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method of controlling radar station resolution |
RU2547444C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-04-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Transceiver |
RU2687958C2 (en) * | 2014-04-30 | 2019-05-17 | ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. | Method for transmitting signal between devices in wireless communication system and device for this |
RU2628566C1 (en) * | 2014-05-29 | 2017-08-21 | Роберт У. ЛИ | Method of work of radar station with high doppler characteristics |
RU186880U1 (en) * | 2018-02-20 | 2019-02-07 | Общество с ограниченной ответственностью "Микрорадар" (ООО "Микрорадар") | RADAR |
RU2699240C1 (en) * | 2018-04-18 | 2019-09-04 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of target in radar station with continuous emission |
RU2788831C2 (en) * | 2018-11-09 | 2023-01-24 | Оффис Насьональ Д'Этюд Э Де Решерш Аэроспасьяль | Determination of phase shifts of transmission for radar with set of combined transmission tracts |
RU2787976C1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-01-13 | Кошуринова Ольга Викторовна | Transceiver apparatus of a homodyne radar |
WO2023068970A1 (en) * | 2021-10-19 | 2023-04-27 | Ольга Викторовна КОШУРИНОВА | Transceiving device for a homodyne radar |
RU2803413C1 (en) * | 2023-01-26 | 2023-09-12 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation |
RU2822284C1 (en) * | 2023-09-28 | 2024-07-03 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" | Method of pulse-doppler radar and device with autodyne transceiver for monitoring two zones of target selection by range |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2002119904A (en) | 2004-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2255352C2 (en) | Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications) | |
RU2419813C2 (en) | Method and device for measuring distance | |
EP3153876B1 (en) | Method of system compensation to reduce the effects of self interference in frequency modulated continuous wave altimeter systems | |
EP1253441B1 (en) | Distance measuring device | |
JP3220463B2 (en) | Computer-aided radar detection method for measuring the distance and relative speed between a vehicle and an obstacle ahead of it | |
US6646587B2 (en) | Doppler radar apparatus | |
JP2020016639A (en) | Combined radar and communications system using common signal waveform | |
CN101036068B (en) | Electro-optical method for measuring distance and detecting a non-ideal chirp profile | |
JP4168475B2 (en) | Distance ambiguity removal method and apparatus applied to frequency shift keying continuous wave radar | |
KR20190096291A (en) | Rader sensing with phase correction | |
US3487462A (en) | Bistatic radar configuration not requiring reference-data transmission | |
JP2020067455A (en) | Fmcw radar for suppressing disturbing signal | |
JPH10197626A (en) | Obstacle detecting radar for, particularly, automobile | |
KR20170005119A (en) | Radar operation with increased doppler capability | |
RU2239845C2 (en) | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) | |
EP4009074B1 (en) | Co-prime coded (cpc) doppler division multiplexing (ddm) mimo radar method and system | |
US12013484B2 (en) | Radar receiving system and method for compensating a phase error between radar receiving circuits | |
JP4963240B2 (en) | Radar equipment | |
EP3270180B1 (en) | Signal processing apparatus for generating a range-doppler map | |
US6434506B1 (en) | Process for determining the relative velocity between two moving objects | |
EP0436302A2 (en) | Integrated altimeter and doppler velocity sensor arrangement | |
Chaudhari et al. | Frequency estimator to improve short range accuracy in FMCW radar | |
EP3982148A1 (en) | Radar target simulator with continuous distance emulation and corresponding simulation method | |
JP5247069B2 (en) | Radar equipment | |
EP1522872A1 (en) | Pulse radar apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070723 |