RU2249232C2 - Radio-contrast object direction tracking method and device - Google Patents
Radio-contrast object direction tracking method and device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249232C2 RU2249232C2 RU2003110532/09A RU2003110532A RU2249232C2 RU 2249232 C2 RU2249232 C2 RU 2249232C2 RU 2003110532/09 A RU2003110532/09 A RU 2003110532/09A RU 2003110532 A RU2003110532 A RU 2003110532A RU 2249232 C2 RU2249232 C2 RU 2249232C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- values
- rko
- bearing
- angles
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации, в частности к радиолокационным угломерным системам, предназначенным для сопровождения радиоконтрастных объектов (РКО) по направлению и оценки их пеленгов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.The invention relates to radar, in particular to radar goniometer systems designed to accompany radio contrast objects (RKO) in the direction and evaluate their bearings in horizontal and vertical planes.
Известны способы сопровождения РКО по направлению и оценивания их пеленгов моноимпульсными радиолокационными системами (РЛС) [1, стр.5-39; 2, стр.5-14, 149-177, 183-196; 3, стр.261-298; 4, стр.216-224; 5]. В указанных способах и устройствах, их реализующих, одним из основных элементов является пеленгатор, состоящий из (см. фиг.1) антенны, квадратурного преобразователя и устройства обработки сигналов, который формирует сигналы, содержащие информацию о сторонах и величинах отклонения равносигнального направления (РСН) диаграммы направленности (ДН) антенны от направления на РКО (см. фиг.2) в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. По этим сигналам формируют сигналы управления антенной при сопровождении РКО по направлению, а также оценивают значения пеленгов РКО.Known methods of tracking RKO in the direction and evaluation of their bearings monopulse radar systems (radar) [1, p.5-39; 2, pp. 5-14, 149-177, 183-196; 3, p. 261-298; 4, p. 216-224; 5]. In these methods and devices that implement them, one of the main elements is a direction finder, consisting of (see Fig. 1) an antenna, a quadrature transducer and a signal processing device that generates signals containing information about the sides and values of the deviation of the equal signal direction (RSN) radiation patterns (BF) of the antenna from the direction to the CSC (see figure 2) in two mutually perpendicular planes. Based on these signals, antenna control signals are generated when tracking the radar detectors in the direction, and also the values of the radar bearing are evaluated.
Наиболее часто используют способы сопровождения РКО по направлению и оценивания их пеленгов с применением моноимпульсных амплитудных суммарно-разностных систем обработки сигналов, описанных в литературе [1, стр.5-39; 3, стр.261-280]. К недостаткам указанных способов относят: наличие достаточно больших ошибок пеленгации, возникающих в результате взаимного влияния горизонтального и вертикального каналов пеленгатора; их неработоспособность, если амплитуда отраженного от РКО сигнала превысит динамический диапазон суммарного или разностных каналов пеленгатора [2, стр.209]. Перегрузка суммарного канала пеленгатора приводит к увеличению крутизны его пеленгационной характеристики (ПХ) и к уменьшению диапазона углов, в котором сохраняется ее линейность, причем при одновременной перегрузке суммарного и разностных каналов ПХ становится сигнатурной (см. фиг.3, а), называемой также релейной [6]. Выходные сигналы пеленгатора в этом случае несут информацию лишь о знаке угловых ошибок пеленгования РКО и не зависят от их величины. Это приводит к тому, что пространственная селекция РКО и сопровождение его по направлению на основе указанных выше способов становятся невозможными.The most commonly used methods of tracking RKO in the direction and evaluating their bearings using monopulse amplitude total-difference signal processing systems described in the literature [1, p. 5-39; 3, pp. 261-280]. The disadvantages of these methods include: the presence of sufficiently large direction finding errors resulting from the mutual influence of the horizontal and vertical direction finding channels; their inoperability, if the amplitude of the signal reflected from the RKO exceeds the dynamic range of the total or differential channels of the direction finder [2, p. 209]. Overloading the total channel of the direction finder leads to an increase in the steepness of its direction-finding characteristic (PX) and to a decrease in the range of angles in which its linearity is maintained, and with simultaneous overloading of the total and difference channels, the PX becomes a signature (see Fig. 3, a) also called relay [6]. The output signals of the direction finder in this case carry information only about the sign of the angular errors of direction finding of the radar detectors and do not depend on their magnitude. This leads to the fact that the spatial selection of RKO and tracking it in the direction based on the above methods become impossible.
Из известных технических решений наиболее близким (прототипом) является моноимпульсный способ сопровождения РКО по направлению и определения его угловых координат, описанный в [5]. В нем: излучают сверхвысокочастотные (СВЧ) сигналы, принимают отраженные от РКО сигналы и формируют по ним три сигнала: суммарный и два разностных - ошибок пеленгации РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По этим сигналам формируют два нормированных разностных сигнала ошибок пеленгации РКО для упомянутых плоскостей. По этим сигналам и измеренным значениям углов положения антенны оценивают значения углов пеленга РКО и формируют сигналы для управления антенной. Значения оцененных углов пеленга РКО выдают потребителям информации.Of the known technical solutions, the closest (prototype) is the monopulse method of tracking RKO in the direction and determining its angular coordinates, described in [5]. In it: ultra-high-frequency (UHF) signals are emitted, signals reflected from the CSC are received, and three signals are generated from them: the total and two differential signals — errors of direction finding of the CSC in horizontal and vertical planes. Based on these signals, two normalized differential error signals of direction finding errors for the planes for these planes are formed. From these signals and the measured values of the angles of the position of the antenna, the values of the angles of the bearing of the RCS are estimated and signals are generated to control the antenna. The values of the estimated angles of the bearing of the cash register provide information to consumers.
Главным недостатком прототипа является низкая устойчивость и низкая точность сопровождения РКО по направлению в условиях, когда по каким-либо причинам (например, если амплитуда отраженного от РКО сигнала превысит динамический диапазон приемных каналов пеленгатора) ПХ пеленгатора приобретает сигнатурный характер.The main disadvantage of the prototype is the low stability and low accuracy of tracking the CSC direction in conditions when, for some reason (for example, if the amplitude of the signal reflected from the CSC exceeds the dynamic range of the receiving channels of the direction finder) the direction finder HR acquires a signature character.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение высокой устойчивости и точности сопровождения РКО по направлению в ситуациях, когда ПХ пеленгатора приобретает сигнатурный характер.Thus, the objective of the invention is to provide high stability and accuracy of tracking the CSC in the direction in situations where the direction finder HR acquires a signature character.
Поставленная задача достигается тем, что излучают СВЧ сигналы и принимают отраженные от РКО сигналы, по которым после их обработки формируют три сигнала: суммарный, нормированный разностный сигнал ошибки пеленгации в горизонтальной плоскости и нормированный разностный сигнал ошибки пеленгации в вертикальной плоскости. Измеряют значения углов поворота антенны в этих плоскостях. Определяют перегружены или нет приемные каналы пеленгатора.The task is achieved in that they emit microwave signals and receive signals reflected from the RCS, according to which, after processing, they generate three signals: the total, normalized differential signal of direction finding error in the horizontal plane and the normalized difference signal of direction finding error in the vertical plane. Measure the angle of rotation of the antenna in these planes. The receiving channels of the direction finder are overloaded or not.
Если ни один из его приемных каналов не перегружен, тоIf none of its receiving channels is congested, then
по нормированным разностным сигналам ошибок пеленгации и значениям углов поворота антенны для обеих плоскостей оценивают значения углов пеленга РКО и угловых скоростей его линии визирования и формируют экстраполированные значения углов пеленга РКО на следующий такт обработки сигналов; по экстраполированным значениям углов пеленга РКО вычисляют значения границ телесного угла {φ эмаксг, φ эминг, φ эмаксв, φ эминв} (см. фиг.4, где приведены границы телесного угла для одной плоскости) (здесь и далее подстрочные индексы “г” и “в” показывают, что сигнал принадлежит горизонтальной или вертикальной плоскости либо соответствующему каналу обработки), в пределах которого, по расчетам, будет находиться РКО на следующем такте обработки сигналов, разбивают его в каждой из упомянутых плоскостей на М равноотстоящих друг от друга угловых позиций пеленгов РКО φ 0г, φ 1г,... ,φ М-2г, φ М-1г и φ 0в, φ 1в,... ,φ М-2в, φ М-1в (см. фиг.4) и для каждой из них вычисляют значение экстраполированной плотности вероятности (ПВ) Рэmг и Рэmв (см. фиг.3, б) нахождения РКО на этой угловой позиции для соответствующей плоскости;from the normalized difference signals of direction finding errors and the values of the antenna rotation angles for both planes, the values of the angles of the bearing of the radar detector and the angular velocities of its line of sight are estimated and the extrapolated values of the angles of the bearing of the radar detector for the next signal processing cycle are generated; the extrapolated values of the angles of the bearing of the RCS calculate the values of the boundaries of the solid angle {φ emaxg , φ eming , φ emaxv , φ eminv } (see Fig. 4, where the boundaries of the solid angle for one plane are given) (hereinafter, subscripts “g” and “C” show that the signal belongs to a horizontal or vertical plane or to the corresponding processing channel), within which, according to the calculations, there will be a CSC at the next signal processing step, break it in each of the mentioned planes into M equally spaced angles O positions bearings RKO 0g φ, φ 1d, ..., φ N-2r, φ M and φ 1d 0V, φ 1b, ..., φ N-2c, φ M-1c (see FIG. 4) and for each of them calculate the value of the extrapolated probability density (PV) P emg and P emv (see figure 3, b) finding RKO at this angular position for the corresponding plane;
иначеotherwise
в каждой, из упомянутых выше, плоскости для каждого возможного пеленга РКО φ 0г, φ 1г,... ,φ М-2г, φ М-1г и φ 0в, φ 1в,... , φ М-2в, φ М-1в вычисляют значения апостериорных ПВ; по измеренным значениям углов поворота антенны и вычисленным значениям апостериорных ПВ оценивают значения углов пеленга РКО и угловых скоростей его линии визирования и формируют экстраполированные значения углов пеленга РКО на следующий такт обработки сигналов; по экстраполированным значениям углов пеленга РКО вычисляют значения границ телесного угла {φ эмаксг, φ эминг, φ эмаксв, φ эминв} в котором, по расчетам, будет находиться РКО на следующем такте обработки сигналов, разбивают его в каждой из упомянутых плоскостей на М равноотстоящих друг от друга угловых позиций пеленгов РКО φ 0г, φ 1г,... , φ М-2г, φ М-1г и φ 0в, φ 1в,... ,φ М-2в, φ М-1в и для каждой из них вычисляют значение экстраполированной ПВ нахождения РКО на этой угловой позиции для соответствующей плоскости.in each of the above-mentioned planes for each possible bearing of the RCS φ 0g , φ 1g , ..., φ М-2g , φ М-1g and φ 0в , φ 1в , ..., φ М-2в , φ М -1B calculate the values of posterior PV; from the measured values of the antenna rotation angles and the calculated values of the a posteriori MF, the values of the angles of the bearing of the magnetic field and the angular velocities of its line of sight are estimated and the extrapolated values of the angles of the bearing of the magnetic field for the next signal processing cycle are generated; using the extrapolated values of the angles of the bearing of the CSC, the values of the boundaries of the solid angle {φ emaxg , φ eming , φ emaxv , φ eminv } are calculated in which, according to the calculations, the CSC will be on the next clock cycle of the signals, break it in each of the mentioned planes into M equally spaced from each other, the angular positions of the bearings of the RCS φ 0g , φ 1g , ..., φ M-2g , φ M-1g and φ 0v , φ 1v , ..., φ M-2v , φ M-1v and for each of them calculate the value of the extrapolated PV of the location of the CSC at this angular position for the corresponding plane.
По оцененным значениям угловых скоростей линии визирования РКО и экстраполированным значениям его углов пеленга формируют сигналы управления антенной.According to the estimated values of the angular velocities of the line of sight of the CSC and the extrapolated values of its bearing angles, antenna control signals are generated.
Далее процесс сопровождения РКО повторяют.Next, the process of tracking RKO repeat.
Согласно предлагаемому способу вводят и запоминают исходные данные: α - константу, отражающую маневренные свойства РКО; М - константу, задающую количество дискретных угловых позиций в телесном угле {φ эмакст, φ эминг, φ эмаксв, φ эминв} (см. фиг.4), в котором осуществляют обнаружение РКО; τ - интервал (такт) обработки сигналов; kуг, Кув - коэффициенты пропорциональности преобразования угловых ошибок положения антенны в напряжения; Dφ г, Dφ в - дисперсии ошибок оценивания углов пеленга РКО; Dξ г, Dξ в - дисперсии угловых шумов пеленгов РКО, задаваемые типом РКО, который предполагается сопровождать; Θ г и Θ в - ширину ДН антенны; Uпор - пороговое значение нормированного сигнала ошибки пеленгации,задаваемое типом используемого пеленгатора.According to the proposed method, input data are entered and stored: α is a constant reflecting the maneuverable properties of the missile defense; M is a constant that specifies the number of discrete angular positions in the solid angle {φ emax , φ eming , φ emaxv , φ eminv } (see Fig. 4), in which the detection of RCT is carried out; τ is the interval (cycle) of signal processing; k y , K u - the proportionality coefficients of the conversion of the angular errors of the antenna position into voltage; Dφ g , Dφ в - variance of error in estimating the angles of the bearing RKO; Dξ g , Dξ в are the variances of the angular noise of the bearings of the radial magnetic resonance, specified by the type of radial magnetic resonance that is supposed to be accompanied; Θ g and Θ in - the width of the antenna bottom; U pore is the threshold value of the normalized direction finding error signal, specified by the type of direction finder used.
Далее приступают к сопровождению РКО, для чего:Then proceed to support the CSC, for which:
1) излучают СВЧ сигналы для радиолокационного обзора пространства в заданном телесном угле {φ задг, φ задв} (см. фиг.4). Принимают отраженные от РКО СВЧ сигналы и из них формируют три сигнала: суммарный Σ , и два разностных сигнала ошибок пеленгации jΔ г и jΔ в, определяющих отклонение РСН антенны от направления на РКО в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно и сдвинутых по фазе на 90° относительно суммарного сигнала (здесь и далее символ j указывает на сдвиг фазы сигнала на 90° );1) emit microwave signals for radar viewing of space in a given solid angle {φ rear , φ rear } (see figure 4). Receiving reflected from RKO microwave signals and from them formed by three signals: sum Σ, and two difference DF error signal jΔ g and jΔ in determining the deviation of the PCH antenna from the direction of CSC in the horizontal and vertical planes, respectively, and shifted in phase by 90 ° relative to the total signal (hereinafter, the symbol j indicates a phase shift of the signal by 90 °);
2) суммарный ∑ и разностные jΔ г и jΔ в сигналы одним из известных способов, например, описанным в [3, стр.268-272; 5], усиливают, фильтруют от шумов, преобразуют в цифровую форму и формируют по ним два нормированных сигнала ошибок пеленгации Δ г/∑ и Δ в/∑ в горизонтальной и вертикальной плоскостях, соответственно;2) the sum Σ and difference jΔ g jΔ and signals in one of the known methods such as those described in [3 str.268-272; 5], amplified, filtered by noise, is digitized and formed thereon two DF normalized error signal Δ g / Σ and Δ a / Σ in the horizontal and vertical planes, respectively;
3) измеряют значения углов поворота антенны (φ aг, φ ав в соответствующих плоскостях;3) measure the rotation angles of the antenna (φ AH, φ av in respective planes;
4) модули амплитуд нормированных сигналов ошибок пеленгации |Δ г/∑ | и |Δ в/∑ | поочередно сравнивают с пороговым значением нормированного сигнала ошибки пеленгации Uпop, определяя этим: перегружен или нет приемный канал пеленгатора. Считают, что приемный канал пеленгатора перегружен, если |Δ г/∑ |>Uпop или |Δ в/∑ |>Uпор;4) the amplitude modules of the normalized direction-finding error signals | Δ g / ∑ | and | Δ in / ∑ | alternately comparing with the threshold value of the normalized signal of direction finding error U pop , determining this: whether the receiving channel of the direction finder is overloaded or not. It is believed that the receiving channel of the direction finder is overloaded if | Δ g / ∑ |> U pop or | Δ in / ∑ |> U then ;
Если ни один из приемных каналов пеленгатора не перегружен, то выполняют действия, описанные в позициях 5-7 и 13, иначе - начиная с позиции 8;If none of the receiving channels of the direction finder is overloaded, then perform the actions described in positions 5-7 and 13, otherwise - starting from position 8;
5) по нормированным сигналам ошибок пеленгации Δ г/∑ , Δ в/∑ , и углам поворота антенны φ aг и φ ав одним из известных способов, например, описанным в [3, стр.289-298; 5; 7; 8, стр.35-32, 51-61], оценивают значения углов пеленга РКО , , угловых скоростей линии визирования , и экстраполированных на следующий такт обработки сигналов значений углов пеленга РКО φ эг, φ эв. Значения , и , выдают потребителям информации, а значения φ эг, φ эв, , запоминают;5) The normalized error signal DF Δ g / Σ, Δ a / Σ, and the antenna rotation angles φ and φ av AH one of the known methods such as those described in [3 str.289-298; 5; 7; 8, p. 35-32, 51-61], evaluate the angles of the bearing RKO , angular velocities of the line of sight , and extrapolated to the next clock cycle of the signal processing values of the angles of the bearing RKO φ eg , φ ev . Values , and , give consumers information, and the values of φ eg , φ ev , , remember;
6) вычисляют φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв - экстраполированные значения границ углов пеленга РКО по формулам:6) calculate φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv - extrapolated values of the boundaries of the angles of the bearing RKO according to the formulas:
Физически экстраполированные значения границ углов пеленга φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв (см. фиг.4) означают, что РКО, в силу своих маневренных свойств, определяемых коэффициентом α , и угловых шумов, определяемых дисперсиями Dξ г и Dξ в, на следующем такте обработки сигналов не может находиться вне пределов телесного угла {φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв}, заданного этими границами, в центре которого - экстраполированное значение пеленга РКО, определяемого углами φ эг, φ эв;The physically extrapolated values of the boundaries of the angles of the bearing φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv (see Fig. 4) mean that the RCS, due to their maneuvering properties, determined by the coefficient α, and angular noise, determined by the variances Dξ g and Dξ in , at the next signal processing step, it cannot be outside the limits of the solid angle {φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv } defined by these boundaries, in the center of which is the extrapolated value of the bearing of the radial magnetic field determined by the angles φ eg , φ ev ;
7) полученный телесный угол {φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв} в каждой из плоскостей разбивают на М равноотстоящих друг от друга угловых позиций φ mг, φ mв (см. фиг.4) (где , а черта над символами здесь и ниже означает, что значение переменной m изменяется от 0 до М-1 с шагом 1), для каждой из которой вычисляют Рэmг и Рэmв - экстраполированное значение ПВ нахождения РКО в этом направлении по формулам:7) the resulting solid angle {φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv } in each of the planes is divided into M equally spaced angular positions φ mg , φ mв (see Fig. 4) (where , and the bar above the symbols here and below means that the value of the variable m varies from 0 to M-1 in increments of 1), for each of which P emg and P emv are calculated - the extrapolated value of the PV of finding the RKO in this direction according to the formulas:
Значения угловых позиций φ mг, φ mв и экстраполированные значения ПВ Рэmг и Рэmв запоминают и переходят к выполнению действий, описанных в позиции 13;The values of the angular positions φ mg , φ mv and the extrapolated values of PV R emg and R emv are remembered and proceed to the execution of the actions described in position 13;
8) поочередно сравнивают измеренное значение угла поворота антенны φ аг в горизонтальной плоскости со всеми запомненными угловыми позициями φ mг угла {φ эминг, φ эмаксг}, где . По результатам сравнения находят угловую позицию пеленга РКО φ mг, равную углу φ аг, определяя этим Маг - номер угловой позиции пеленга РКО φ mг, соответствующего значению угла поворота антенны φ aг.8) alternately compare the measured value of the angle of rotation of the antenna φ ar in the horizontal plane with all the stored angular positions φ mg of the angle {φ eming , φ emaxg }, where . By comparison, the results are the angular position φ bearing RKO Mg equal to angle φ ar, ar determining these M - Room angular position φ bearing RKO Mg corresponding to the value of the angle of rotation φ antenna AH.
Аналогичные действия выполняют и для вертикальной плоскости, определяя номер угловой позиции пеленга РКО Мав, соответствующий значению угла поворота антенны φ ав;Similar actions are performed for the vertical plane, determining the number of the angular position of the bearing RKO M av corresponding to the value of the angle of rotation of the antenna φ av ;
9) используя найденные номера угловых позиций пеленга РКО Маг, Мав вычисляют значения апостериорных ПВ Раmг и Раmв для каждой угловой позиции пеленга РКО φ mг, φ mв в соответствующей плоскости по формулам:9) using the found numbers of the angular positions of the bearing of the RKO bearing M ag , M AB calculate the values of the posterior PV Rmg and Р amv for each angular position of the bearing RKO φ mg , φ mв in the corresponding plane according to the formulas:
10) вычисляют значения углов пеленга РКО φ г, φ в по формулам:10) calculate the angles of the bearing RKO φ g , φ in the formulas:
11) используя значения дисперсий ошибок оценивания углов пеленга РКО Dφ г, Dφ в и дисперсий угловых шумов пеленга РКО Dξ г, Dξ в, по вычисленным значениям углов пеленга РКО φ г, φ в одним из известных способов калмановской [3, стр.289-298; 8, стр.25-32] или адаптивной [7; 8, стр.51-61] фильтрации формируют оцененные значения углов пеленга РКО , , угловых скоростей линии визирования , , экстраполированные значения углов пеленга РКО φ эг, φ эв на следующий такт обработки сигналов, а также новые значения дисперсий ошибок оценивания углов пеленга РКО Dφ г, Dφ в.11) using the values of the bearing angles dispersions estimation errors RKO Dφ g, Dφ and the variances in angular bearing noise RKO Dξ g, Dξ in at the calculated bearing angles RKO values φ r, φ in one of the known methods Kalman [3 str.289- 298; 8, p. 25-32] or adaptive [7; 8, p. 51-61] filtering form the estimated values of the angles of the bearing RKO , angular velocities of the line of sight , Extrapolated angle values bearing RKO EH cp, cp ev next cycle signal processing, as well as the new values of the angle estimation error variances bearing RKO Dφ g, Dφ in.
Оцененные значения , и , выдают потребителям информации, а значения φ эг, φ эв, , , Dφ г, Dφ в запоминают;Estimated Values , and , give consumers information, and the values of φ eg , φ ev , , , Dφ g , Dφ in remember;
12) выполняют действия, описанные в позициях 6 и 7;12) perform the actions described in
13) по экстраполированным значениям углов пеленга РКО φ эг, φ эв и оцененным значениям угловых скоростей линии визирования , одним из известных способов, например, описанным в [3, стр.266, 284-285; 5; 6] формируют сигналы управления антенной uaг и uав.13) according to the extrapolated values of the angles of the bearing RKO φ eg , φ ev and the estimated values of the angular velocities of the line of sight , one of the known methods, for example, described in [3, p. 266, 284-285; 5; 6] form the antenna control signals u ag and u av .
После этого описанный выше процесс сопровождения РКО повторяют.After that, the above-described process of tracking RKO is repeated.
Предлагаемый способ по сравнению с прототипом обладает более широкими возможностями по сопровождению РКО по направлению и оценке его пеленгов, в частности он позволяет устойчиво формировать оценки углов пеленга РКО и угловых скоростей линии визирования РКО даже в случае перегрузки приемных каналов пеленгатора.The proposed method in comparison with the prototype has wider capabilities for tracking RSC in the direction and evaluation of its bearings, in particular, it allows you to stably generate estimates of the angles of the bearing of the RSC and the angular velocities of the line of sight of the RSC even in case of overload of the receiving channels of the direction finder.
Перейдем к рассмотрению устройства сопровождения РКО по направлению, связанного единым изобретательским замыслом с вышеописанным способом сопровождения РКО по направлению.We turn to the consideration of the device for tracking the cash register in the direction associated with a single inventive concept with the above method of tracking the cash register in the direction.
Из известных технических решений наиболее близким к заявляемому устройству по своей технической сущности является устройство сопровождения РКО по направлению (Monopolse tracking apparatus) [5].Of the known technical solutions, the closest to the claimed device in terms of its technical essence is the tracking support device in the direction (Monopolse tracking apparatus) [5].
Главным недостатком этого устройства является низкая устойчивость и низкая точность сопровождения РКО по направлению в условиях, когда ПХ пеленгатора приобретает сигнатурный характер.The main disadvantage of this device is the low stability and low accuracy of tracking RKO in the direction in conditions when the DF of the direction finder acquires a signature character.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение высокой устойчивости устройства сопровождения РКО по направлению и высокой точности определения угловых координат РКО в любых условиях применения, в том числе и в случаях, когда приемные каналы устройства перегружены.Thus, the objective of the invention is to ensure high stability of the tracking device in the direction of the CSC and high accuracy in determining the angular coordinates of the CSC in any application, including in cases where the receiving channels of the device are overloaded.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство, содержащее антенну, антенный переключатель, квадратурный преобразователь, устройство обработки сигналов (УОС), передатчик, синхронизатор, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП), первый вычислитель, запоминающее устройство (ЗУ), дополнительно введены второй вычислитель, устройство обнаружения перегрузки (УОП) и два коммутатора.This object is achieved in that in a device containing an antenna, an antenna switch, a quadrature converter, a signal processing device (SLD), a transmitter, a synchronizer, a digital-to-analog converter (DAC), a first computer, a storage device (memory), a second computer, a device is additionally introduced Overload Detection (OOP) and two switches.
На фиг.1 представлена структурная схема устройства сопровождения РКО по направлению, которое содержит: 1 - антенну с входящими в ее состав моноимпульсным устройством суммарно-разностной обработки сигналов, приводом и датчиком углового положения антенны; 2 - квадратурный преобразователь; 3 - антенный переключатель; 4 - УОС; 5 - передатчик; 6 - синхронизатор; 7 - УОП; 8 - первый вычислитель; 9 - ЗУ; 10 - ЦАП; 11 - первый коммутатор; 12 - второй вычислитель; 13 - второй коммутатор. На данной фигуре символом РКО обозначен радиоконтрастный объект. Блоки 1, 2 и 4 и их связи по совместному функционированию образуют пеленгатор.Figure 1 presents the structural diagram of the support device for the CSC in the direction that contains: 1 - an antenna with its constituent monopulse device for total-difference signal processing, a drive and a sensor for the angular position of the antenna; 2 - quadrature transducer; 3 - antenna switch; 4 - SLD; 5 - transmitter; 6 - synchronizer; 7 - OOP; 8 - the first computer; 9 - memory; 10 - DAC; 11 - the first switch; 12 - second calculator; 13 - the second switch. In this figure, the symbol RKO denotes a radio contrast object.
На фиг.2 изображены две парциальные диаграммы направленности (ДН) антенны; точками О и РКО обозначено положение заявляемого устройства и радиоконтрастного объекта; прямая O-РСН определяет равносигнальное направление (РСН) антенны; прямая O-Х определяет направление, относительно которого осуществляют измерения всех углов; φ а, φ рко - угловое положение антенны и РКО, соответственно. Для обеих плоскостей пеленгации формы ДН и ее пеленгационной характеристики одинаковы.Figure 2 shows two partial radiation patterns (LH) of the antenna; the points O and RKO indicate the position of the claimed device and radio contrast object; the direct O-RSN determines the equal directional direction (RSN) of the antenna; straight line O-X determines the direction with respect to which all angles are measured; φ a , φ pco - the angular position of the antenna and RKO, respectively. For both planes of direction finding, the shapes of DN and its direction-finding characteristics are the same.
На фиг.3, а приведена ПХ пеленгатора в состоянии перегрузки, где uвых - значение выходного сигнала пеленгатора, а точки φ а и φ э определяют текущее значение угла поворота антенны и экстраполированное значение угла пеленга РКО соответственно; символом uвыхпр обозначено предельное значение выходного сигнала пеленгатора.Figure 3a shows the DF of the direction finder in the overload state, where u o are the value of the output signal of the direction finder, and the points φ a and φ e determine the current value of the angle of rotation of the antenna and the extrapolated value of the angle of the bearing of the radar detector, respectively; the u exhaust symbol indicates the limit value of the direction finder output signal.
На фиг.3, б изображена зависимость экстраполированной ПВ Рэ нахождения РКО в каждой из М угловых позиций φ 0, φ 1 ... ,φ м-2, φ м-1 возможного пеленга РКО от значения угла пеленга РКО φ . Точки φ эмин, φ эмакс определяют экстраполированные значения границ пеленга РКО.Figure 3, b shows the dependence of the extrapolated PV R e of the location of the RCS in each of the M angular positions φ 0 , φ 1 ..., φ m-2 , φ m-1 of the possible bearing of the RCS on the value of the angle of the bearing of the RCS φ. The points φ emin , φ emax determine the extrapolated values of the boundaries of the bearing of the RCS.
На фиг.4 точками О и РКО показано положение заявляемого устройства и радиоконтрастного объекта соответственно; прямая О-Х определяет линию горизонта; угол φ зад г определяет заданную зону обзора; угол φ эг определяет экстраполированное положение РКО на следующий такт работы устройства; углами φ эмаксг и φ эминг заданы границы угла {φ эмаксг, φ эминг}, в котором по расчетам будет находиться РКО при следующем такте работы устройства; углы φ 0г, φ 1г,... ,φ М-2г, φ М-1г определяют М угловых позиций в пределах угла {φ эмаксг, φ эминг};Figure 4 points O and RKO shows the position of the claimed device and a radio-contrast object, respectively; line OX defines the horizon line; angle φ back r defines a given viewing area; the angle φ eg determines the extrapolated position of the CSC for the next cycle of the device; the angles φ emaxg and φ eming define the boundaries of the angle {φ emaxg , φ eming }, in which, according to the calculations, the RSC will be located at the next cycle of the device; angles φ 0g , φ 1g , ..., φ M-2g , φ M-1g define M angular positions within the angle {φ emaxg , φ eming };
Устройство сопровождения РКО по направлению содержит антенну 1, первый (разностного сигнала горизонтального канала jΔ г) и второй (разностного сигнала вертикального канала jΔ в) выходы которой соединены соответственно с первым и вторым входами квадратурного преобразователя 2, выход которого соединен с первым входом УОС 4, третий (суммарного сигнала ∑ ) выход антенны 1, являющийся одновременно и ее первым входом, соединен с первым входом, являющимся одновременно и первым выходом, антенного переключателя 3, четвертый (сигнала угла поворота антенны в горизонтальной плоскости φ аг) и пятый (сигнала угла поворота антенны в вертикальной плоскости φ ав) выходы антенны 1 соединены соответственно с первыми и вторыми входами первого 8 и второго 12 вычислителей, второй вход УОС 4 соединен с вторым выходом антенного переключателя 3, второй вход которого соединен с выходом передатчика 5, выход синхронизатора 6 соединен с синхровходами передатчика 5, УОС 4,первого 8 и второго 12 вычислителей, первый (нормированного сигнала ошибок пеленгации горизонтального канала Δ г/∑ ) и второй (нормированного сигнала ошибок пеленгации вертикального канала Δ в/∑ ) выходы УОС 4 соединены соответственно: с первым и вторым входами УОП 7, четвертым и пятым входами первого вычислителя 8, четвертым и пятым входами второго вычислителя 12, выход УОП 7 соединен с управляющими входами первого 11, второго 13 коммутаторов и третьими входами первого 8 и второго 12 вычислителей, первый (сигнала управления антенной uaг в горизонтальной плоскости) и второй (сигнала управления антенной uав в вертикальной плоскости) выходы первого вычислителя 8 соединены соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора 11, первый и второй выходы ЗУ 9, являющиеся одновременно его первым и вторым входами, соединены соответственно с шестыми входами, являющимися одновременно и их выходами, первого 8 и второго 12 вычислителей, третий выход ЗУ 9 соединен с третьим входом УОП 7, на третий вход ЗУ 9 подают исходные данные от внешнего источника, первый (сигнала управления антенной uaг в горизонтальной плоскости) и второй (сигнала управления антенной uав в вертикальной плоскости) выходы первого вычислителя 8 соединены соответственно с первым и вторым входами первого коммутатора 11, первый (сигнала управления антенной uaг в горизонтальной плоскости) и второй (сигнала управления антенной uав в вертикальной плоскости) выходы которого соединены соответственно с первым и вторым входами ЦАП 10, первый (сигнала управления антенной uaг в горизонтальной плоскости) и второй (сигнала управления антенной uав в вертикальной плоскости) выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим входами антенны 1, третий (оцененных значений углов пеленга РКО , и угловых скоростей линии визирования , ) выход первого вычислителя 8 соединен с первым входом второго коммутатора 13, первый (сигнала управления антенной uaг в горизонтальной плоскости) и второй (сигнала управления антенной uав в вертикальной плоскости) выходы второго вычислителя 12 соединены соответственно с третьим и четвертым входами первого коммутатора 11, третий (оцененных значений углов пеленга РКО , и угловых скоростей линии визирования, , ) выход второго вычислителя 12 соединен с вторым входом второго коммутатора 13, с выхода которого оцененные значений углов пеленга РКО , и угловых скоростей линии визирования , выдают потребителям.The RCO tracking device in the direction contains an antenna 1, the first (difference signal of the horizontal channel jΔ g ) and the second (difference signal of the vertical channel jΔ c ) whose outputs are connected respectively to the first and second inputs of the quadrature converter 2, the output of which is connected to the first input of the ASL 4, the third (total signal ∑) output of the antenna 1, which is both its first input, is connected to the first input, which is also the first output, of the antenna switch 3, and the fourth (of the angle of rotation signal tenn in the horizontal plane φ ar ) and fifth (signal of the angle of rotation of the antenna in the vertical plane φ ав ) the outputs of the antenna 1 are connected respectively to the first and second inputs of the first 8 and second 12 computers, the second input of the ASL 4 is connected to the second output of the antenna switch 3, the second whose input is connected to the output of the transmitter 5, the output of the synchronizer clock terminal 6 is connected to the transmitter 5, the ONU 4, 8 of the first and second calculators 12, the first (horizontal direction finding channel normalized error signal d Δ / Σ) and second (normalized a signal error DF vertical channel Δ a / Σ) outputs ONU 4 are connected respectively with the first and second inputs OPS 7, the fourth and fifth inputs of the first calculator 8, the fourth and fifth inputs of the second calculator 12, the output ROP 7 is connected to the control inputs of the first 11 , the second 13 switches and the third inputs of the first 8 and second 12 computers, the first (antenna control signal u ag in the horizontal plane) and the second (antenna control signal u ag in the vertical plane) the outputs of the first computer 8 are connected respectively but with the first and second inputs of the first switch 11, the first and second outputs of the memory 9, which are both its first and second inputs, are connected respectively to the sixth inputs, which are simultaneously their outputs, of the first 8 and second 12 computers, the third output of the memory 9 is connected to the third input of the UOP 7, the third input of the memory 9 serves the source data from an external source, the first (antenna control signal u ag in the horizontal plane) and the second (antenna control signal u a b in the vertical plane) the outputs of the first computer 8 are connected respectively respectively with the first and second inputs of the first switch 11, a first (antenna u AH control signal in a horizontal plane) and second (control signal antenna u aB in a vertical plane), the outputs of which are connected respectively to the first and second inputs of the DAC 10, the first (control signal antenna u ag in the horizontal plane) and the second (antenna control signal u av in the vertical plane) whose outputs are connected respectively to the second and third inputs of the antenna 1, the third (of the estimated values of the angles of the bearing RKO , and angular velocities of the line of sight , ) Output of the first calculator 8 is connected to a first input of the second switch 13, a first (control signal antenna u AH in the horizontal plane) and second (antenna u control signal aB in a vertical plane) outputs the second calculator 12 are connected respectively to the third and fourth first switch inputs 11 , third (estimated values of the angles of the bearing RKO , and angular velocities of the line of sight, , ) the output of the second computer 12 is connected to the second input of the second switch 13, from the output of which the estimated values of the angles of the bearing RKO , and angular velocities of the line of sight , give out to consumers.
Антенна 1 с входящими в ее состав устройством суммарно-разностной обработки сигналов, приводом антенны и датчиками ее углового положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях построена известным способом [5]. Она осуществляет:
- преобразование мощных сверхвысокочастотных (СВЧ) импульсов, подаваемых на ее первый вход, в радиосигналы и излучение их в пространство;- the conversion of powerful microwave (microwave) pulses supplied to its first input into radio signals and emitting them into space;
- прием отраженных от РКО радиосигналов, их усиление, пространственную селекцию и формирование трех сигналов: разностного сигнала горизонтального канала jΔ г (первый выход антенны), разностного сигнала вертикального канала jΔ в (второй выход) и суммарного сигнала ∑ (третий выход),- reception of radio signals reflected from the RKO, their amplification, spatial selection and the formation of three signals: the differential signal of the horizontal channel jΔ g (first output of the antenna), the difference signal of the vertical channel jΔ in (second output) and the total signal ∑ (third output),
- обеспечение сопровождения РКО по углам пеленга посредством разворота зеркала антенны в направление на РКО приводом антенны по сигналам управления антенной uaг в горизонтальной и uав в вертикальной плоскостях, подаваемых на ее второй и третий входы соответственно;- providing support for the CSC at the angles of the bearing by turning the antenna mirror in the direction of the CSC with the antenna drive according to the antenna control signals u ag in the horizontal and u av in the vertical planes supplied to its second and third inputs, respectively;
- измерение значений углов поворота антенны φ aг (четвертый выход), φ ав (пятый выход) в соответствующих плоскостях датчиками углового положения, расположенными на приводе антенны.- measurement of the angle of rotation of the antenna φ ag (fourth output), φ AB (fifth output) in the respective planes by angular position sensors located on the antenna drive.
Квадратурный преобразователь 2 построен известным образом [5]. Он выполняет следующие преобразования разностных сигналов ошибок пеленгации jΔ г, jΔ в:The quadrature transducer 2 is constructed in a known manner [5]. It performs the following transformations of the differential signals of direction finding errors jΔ g , jΔ in :
- сдвигает фазу разностного сигнала ошибки пеленгации jΔ г в горизонтальной плоскости на 90° , формируя разностный сигнал ошибки пеленгации Δ г;- shifts the phase of the differential signal of direction finding error jΔ g in the horizontal plane by 90 °, forming the difference signal of direction finding error Δ g ;
- суммирует разностный сигнал ошибки пеленгации Δ г в горизонтальной плоскости с разностным сигналом ошибки пеленгации jΔ в в вертикальной плоскости, формируя комбинированный сигнал ошибок пеленгации Δ =Δ г+jΔ в.- summarizes the differential signal of direction finding error Δ g in the horizontal plane with the difference signal of direction finding error jΔ in the vertical plane, forming a combined signal of direction finding error Δ = Δ g + jΔ c .
Антенный переключатель 3 также известен [5]. Он передает мощные СВЧ сигналы передатчика 5 на вход антенны 1, не пропуская их на вход УОС 4, и передает суммарный сигнал ∑ с выхода антенны 1 на вход УОС 4, не пропуская его на вход передатчика 5.Antenna switch 3 is also known [5]. It transmits powerful microwave signals of the transmitter 5 to the input of the
УОС 4 построен известным образом (см. прототип [5]). Он выполняет следующие действия над поданными в него сигналами:SLD 4 is built in a known manner (see prototype [5]). It performs the following actions on the signals given to it:
- преобразует комбинированный сигнал ошибок пеленгации Δ и суммарный сигнал ∑ с СВЧ на промежуточную частоту (ПЧ), на которой путем их сложения и вычитания формирует два сигнала Σ +Δ и Σ -Δ (тем самым осуществляет временное уплотнение сигналов);- converts the combined signal of direction finding errors Δ and the total signal ∑ from the microwave to the intermediate frequency (IF), at which, by adding and subtracting, it generates two signals Σ + Δ and Σ -Δ (thereby temporarily compressing the signals);
- полученные сигналы Σ +Δ и Σ -Δ в течение первого временного интервала, равного половине интервала обработки сигналов, усиливает соответственно в первом (А) и втором (В) усилительных каналах, формируя соответственно сигналы [ Σ +Δ ] А и [ Σ -Δ ] в, а затем, в течение второго временного интервала, равного по длительности первому, наоборот - во втором (В) и первом (А) усилительных каналах, формируя соответственно сигналы [Σ +Δ ]в и [ Σ +Δ ] А;- the received signals Σ + Δ and Σ -Δ during the first time interval equal to half the interval of the signal processing amplifies, respectively, in the first (A) and second (B) amplification channels, forming respectively the signals [Σ + Δ] A and [Σ - Δ] in , and then, during the second time interval equal in duration to the first, on the contrary, in the second (B) and first (A) amplification channels, forming respectively [Σ + Δ] signals in and [Σ + Δ] A ;
- полученные сигналы [ Σ +Δ ] А, [ Σ +Δ ] В, [ Σ -Δ ] В и [ Σ -Δ ] А гетеродинированием преобразует с ПЧ на видеочастоту и затем по ним формирует два видеосигнала [ Σ +Δ ] 1=[ Σ +Δ ] А+[ Σ +Δ ] В и [ Σ -Δ ] 2=[ Σ -Δ ] В+[ Σ -Δ ] А;- the received signals [Σ + Δ] A, [Σ + Δ] B, [Σ -Δ] B and [Σ -Δ] A heterodyning converts at video IF and then it generates two video [Σ + Δ] 1 = [Σ + Δ] A + [Σ + Δ] V and [Σ -Δ] 2 = [Σ -Δ] B + [Σ -Δ] A;
- полученные видеосигналы [ Σ +Δ ] 1 и [ Σ -Δ ] 2 преобразует в цифровую форму и подвергают их узкополосной фильтрации путем быстрого преобразования Фурье и затем разделяет их на суммарный сигнал ∑ и комбинированный разностный сигнал ошибок пеленгации Δ ;- the received video signals [Σ + Δ] 1 and [Σ -Δ] 2 are digitized and subjected to narrow-band filtering by fast Fourier transform and then they are divided into a total signal сигнал and a combined difference signal of direction finding errors Δ;
- делением комбинированного разностного сигнала ошибок пеленгации Δ на суммарный сигнал ∑ формирует нормированный сигнал ошибок пеленгации Δ /∑ ;- dividing the combined differential signal of direction finding errors Δ by the total signal ∑ generates a normalized signal of direction finding errors Δ / ∑;
- сравнением фазы полученного нормированного сигнала ошибок пеленгации Δ /∑ с фазой суммарного сигнала ∑ , а затем с фазой суммарного сигнала, сдвинутой на 90° , разделяет его на два нормированных сигнала ошибок пеленгации Δ г/∑ и Δ в/∑ в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно.- comparing the phases obtained DF normalized error signal Δ / Σ from the phase of the sum signal Σ, and then the total signal phase shifted by 90 °, divides it into two normalized DF error signal Δ g / Σ and Δ a / Σ in the horizontal and vertical planes respectively.
Поскольку при описанных преобразованиях упомянутых сигналов с СВЧ на ПЧ, видеочастоту и переводе их в цифровую форму с их информационными составляющими (фазой, знаком и др.) преобразований не производится, то их обозначения не изменены.Since during the described conversions of the mentioned signals from microwave to frequency converter, video frequency and digitizing them with their information components (phase, sign, etc.), no transformations are performed, their designations are not changed.
Сигнал с синхронизатора 6 обеспечивает в УОС 4 синхронность описанного алгоритма.The signal from the
Передатчик 5 известен [5]. Он формирует мощные СВЧ сигналы заданной длительности в момент прихода на его вход видеоимпульсов с синхронизатора 6.The transmitter 5 is known [5]. It generates powerful microwave signals of a given duration at the time of arrival of video pulses from
Синхронизатор 6 построен известным способом [5]. Он вырабатывает видеоимпульсы, являющиеся синхроимпульсами для всех блоков заявляемого устройства.The
УОП 7 представляет собой совокупность двух однотипных сравнивающих устройств, на один вход каждого из которых подают постоянное пороговое напряжение нормированного сигнала ошибки пеленгации Uпop, значение которого задают, исходя из типа используемого пеленгатора, а на вторые входы - модули амплитуд нормированных сигналов |Δ г/∑ | и |Δ в/∑ | ошибок пеленгации РКО. Выходы обоих сравнивающих устройств соединены между собой, поэтому при превышении амплитудой любого из нормированных сигналов |Δ г/∑ | и |Δ в/∑ | амплитуды порогового напряжения Uпop вырабатывается управляющий сигнал uупp, который поступает на выход УОП 7.UOP 7 is a combination of two similar comparison devices, at one input of each of which a constant threshold voltage of the normalized direction-finding error signal Uop is applied , the value of which is set based on the type of direction finder used, and the second inputs are the amplitude modules of normalized signals | Δ g / ∑ | and | Δ in / ∑ | direction finding errors of the cash register. The outputs of both comparison devices are interconnected, therefore, when the amplitude exceeds any of the normalized signals | Δ g / ∑ | and | Δ in / ∑ | the amplitude of the threshold voltage U pop , a control signal u cp is generated , which is fed to the output of the UOP 7.
Каждый из вычислителей - первый 8 и второй 12 представляет собой типовую электронно-вычислительную машину общего назначения, входящую в настоящее время в состав любой радиолокационной станции. Отличие вычислителей заключается в том, что при отсутствии управляющего сигнала uупp первый вычислитель 8 включается (то есть выполняет возложенные на него функции), а второй вычислитель 12 - выключается (то есть не выполняет возложенные на него функции), и наоборот: при наличии управляющего сигнала uупp второй вычислитель 12 включается, а первый вычислитель 8 выключается. Сигналы с синхронизатора 6 обеспечивают синхронность выполняемых в них вычислений.Each of the computers - the first 8 and second 12 is a typical general-purpose electronic computer, which is currently part of any radar station. The difference between the computers is that in the absence of a control signal u upr, the first computer 8 turns on (that is, it performs the functions assigned to it), and the second computer 12 turns off (that is, it does not perform the functions assigned to it), and vice versa: if there is a control signal u upr second calculator 12 is turned on, and the first calculator 8 is turned off. The signals from the
ЗУ 9 - стандартное оперативное запоминающее устройство, связанное обычным способом с первым 8 и вторым вычислителями 12.The memory 9 is a standard random access memory associated in the usual way with the first 8 and second computers 12.
ЦАП 10 - стандартный цифроаналоговый преобразователь.DAC 10 is a standard digital-to-analog converter.
Первый коммутатор 11 представляет собой типовое коммутирующее устройство, которое при отсутствии управляющего сигнала uупp коммутирует сигналы с его первого и второго входов на первый и второй выходы соответственно, а при наличии управляющего сигнала uупp коммутирует сигналы с его третьего и четвертого входов на первый и второй выходы соответственно.The first switch 11 is a typical switching device, which in the absence of the control signal u upp switches the signals from its first and second inputs to first and second outputs, respectively, and in the presence of a control signal u upp switches the signals from its third and fourth inputs for first and second outputs respectively.
Второй коммутатор 13 представляет собой типовое коммутирующее устройство, которое при отсутствии управляющего сигнала uупp коммутирует сигналы с его первого входа на выход, а при наличии управляющего сигнала - с его второго входа на выход.The second switch 13 is a typical switching device, which in the absence of a control signal u upr commutes the signals from its first input to output, and in the presence of a control signal from its second input to output.
Заявляемое устройство работает следующим образом.The inventive device operates as follows.
В ЗУ 9 вводят значения следующих констант: α - константу, отражающую маневренные свойства РКО; М - константу, задающую количество дискретных угловых позиций в телесном угле, в котором осуществляют обнаружение РКО; τ - интервал обработки сигналов; kуг, kув - коэффициенты пропорциональности преобразования угловых ошибок положения антенны в напряжения в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно; Dξ г, Dξ в - дисперсии ошибок оценивания углов пеленга РКО, задаваемые исходя из типа используемого пеленгатора; Dξ г, Dξ в - дисперсии угловых шумов пеленгов РКО, задаваемые исходя из типа РКО, который предполагается сопровождать; Θ г и Θ в - ширину ДН антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости, соответственно; Uпop - пороговое значение нормированного сигнала ошибки пеленгации, задаваемое исходя из типа используемого пеленгатора.In the memory 9 enter the values of the following constants: α is a constant that reflects the maneuverable properties of the missile defense; M is a constant that specifies the number of discrete angular positions in the solid angle in which the detection of RKO is carried out; τ is the signal processing interval; k y , k u - the proportionality coefficients of the conversion of the angular errors of the antenna position to voltage in the horizontal and vertical planes, respectively; Dξ g , Dξ в - variances of errors in estimating the angles of the bearing of the radar detector, given based on the type of direction finder used; Dξ g , Dξ в are the variances of the angular noise of the bearings of the radial magnetic resonance, specified on the basis of the type of radial magnetic resonance that is supposed to be accompanied; Θ g and Θ in - the width of the antenna bottom in the horizontal and vertical plane, respectively; U pop is the threshold value of the normalized direction-finding error signal, determined based on the type of direction finder used.
Передатчик 5 по синхросигналам, поступающим из синхронизатора 6, формирует СВЧ сигналы, которые через антенный переключатель 3 подают в антенну 1, которая излучает их в направление РКО. На выходе антенны 1, после приема ею отраженных от РКО сигналов и их пространственной селекции, моноимпульсным устройством суммарно-разностной обработки формируют три сигнала: суммарный (и два разностных сигнала ошибок пеленгации jΔ г и jΔ в, определяющих отклонение РСН антенны от направления на РКО соответственно в горизонтальной и вертикальной плоскостях, причем разностные сигналы ошибок пеленгации jΔ г и jΔ в сдвинуты по фазе на 90° относительно фазы суммарного сигнала ∑ (здесь и далее символ j указывает на сдвиг фазы сигнала на 90° ). С первого и второго выходов антенны 1 разностные сигналы ошибок пеленгации jΔ г и jΔ в подают соответственно на первый и второй входы квадратурного преобразователя 2, в котором (см. прототип [5]) разностный сигнал ошибки пеленгации jΔ г горизонтального канала сдвигают по фазе на 90° , суммируют его с разностным сигналом ошибки пеленгации jΔ в в вертикальной плоскости, формируя комбинированный сигнал ошибок пеленгации Δ =Δ г+jΔ в, который с выхода квадратурного преобразователя 2 подают на первый вход УОС 4. Суммарный сигнал (с выхода антенны 1 через антенный переключатель 3 подают на второй вход УОС 4. В этом устройстве известным способом, описанным выше, поданные в него упомянутые сигналы усиливают, фильтруют от шумов, преобразуют в цифровую форму и формируют по ним для каждой из двух плоскостей соответственно нормированные сигналы ошибок пеленгации Δ г/∑ и Δ в/∑ , которые с первого и второго выходов УОС 4 подают соответственно на первый и второй входы УОП 7, четвертый и пятый входы первого вычислителя 8, четвертый и пятый входы второго вычислителя 12.The transmitter 5 on the clock signals from the
С помощью датчиков углового положения, расположенных в антенне 1, измеряют значения углов поворота антенны φ aг и φ ав в соответствующих плоскостях, которые через четвертый и пятый выходы антенны 1 подают соответственно на первый и второй входы первого вычислителя 8 и на первый и второй входы второго вычислителя 12.Using the angular position sensors located in the
В УОП 7 модули амплитуд сигналов |Δ г/∑ | и |Δ в/∑ | ошибок пеленгации сравнивают с пороговым значением нормированного сигнала ошибки пеленгации Uпop, подаваемого из ЗУ 9 на третий вход УОП 7. Если {|Δ г/∑ |≤ Uпop и |Δ в/∑ |≤ Uпop}, то из УОП 7 управляющий сигнал uупp не выдают. В этом случае в первом вычислителе 8 по разностным сигналам Δ г/∑ и Δ в/∑ и по значениям углов φ aг, φ ав, одним из известных способов, например, описанным в [3, стр.289-298], оценивают значения углов пеленга , РКО и угловых скоростей линии визирования , и, с его третьего выхода через второй коммутатор 13, выдают их потребителям информации.In OOP 7, the amplitude modules of the signals | Δ g / ∑ | and | Δ in / ∑ | direction finding errors are compared with the threshold value of the normalized signal of direction finding error U p0 supplied from memory 9 to the third input of OOP 7. If {| Δ g / ∑ | ≤ U pop and | Δ in / ∑ | ≤ U pop }, then from OOP 7 The control signal u control is not given. In this case, the first calculator 8 to the difference signals Δ g / Σ and Δ a / Σ and values of the angles φ AH, φ av, one of the known methods such as those described in [3 str.289-298] evaluated values bearing angles , RKO and angular velocities of the line of sight , and, from its third exit through the second switch 13, issue them to consumers of information.
Также в первом вычислителе 8 по формуламAlso in the first calculator 8 according to the formulas
определяют экстраполированные значения углов пеленга φ эг, φ эв РКО на следующий такт обработки сигналов, и по ним и измеренным значениям углов поворота антенны φ aг и φ ав в соответствии с формуламиdetermine the extrapolated values of the bearing angles φ eg , φ ev RKO for the next clock cycle of the signals, and from them and the measured values of the antenna rotation angles φ ag and φ ав in accordance with the formulas
находят сигналы управления антенной uaг и uав, которые соответственно с первого и второго выходов первого вычислителя 8 подают на первый и второй входы первого коммутатора 11 и далее с его первого и второго выходов - на первый и второй входы ЦАП 10, где их преобразуют в аналоговую форму и далее соответственно с его первого и второго выходов через второй и третий входы антенны 1 подают на привод управления антенной, который поворачивает антенну в направление РКО.they find the antenna control signals u ag and u av , which, respectively, from the first and second outputs of the first transmitter 8 are fed to the first and second inputs of the first switch 11 and then from its first and second outputs to the first and second inputs of the DAC 10, where they are converted into analog form and then, respectively, from its first and second outputs through the second and third inputs of the
В вышеприведенных формулах: τ - интервал обработки сигналов; kуг, kув - коэффициенты пропорциональности преобразования угловых ошибок положения антенны в напряжения в горизонтальной и вертикальной плоскостях соответственно, которые в первый вычислитель 8 подают из ЗУ 9.In the above formulas: τ is the signal processing interval; k y , k u - the proportionality coefficients of the conversion of the angular errors of the antenna position to voltage in the horizontal and vertical planes, respectively, which are supplied to the first computer 8 from the memory 9.
Оцененные значения угловых скоростей линии визирования , и экстраполированные значения углов пеленга φ эг, φ эв запоминают в ЗУ 9.Estimated angular velocities of the line of sight , and extrapolated values of the angles of the bearing φ eg , φ ev stored in the memory 9.
Кроме этого в первом вычислителе 8 вычисляют фэминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв - экстраполированные значения границ углов пеленга РКО по формуламIn addition, in the first calculator 8, f eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv — extrapolated values of the angles of the bearings of the radial bearing element are calculated by the formulas
определяя этим телесный угол {φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв}, который в каждой из плоскостей разбивают на М равноотстоящих друг от друга угловых позиций пеленга РКО φ mг, φ mв, значения которых определяют по формулам:defining by this a solid angle {φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv }, which in each plane is divided into M angularly spaced angular positions of the bearing of the RKO φ mg , φ mv , the values of which are determined by the formulas:
, , , ,
где , для каждой из которой вычисляют Рэmг и Рэmв - экстраполированное значение ПВ нахождения РКО в этом направлении по формуламWhere , for each of which P emg and P emv are calculated - the extrapolated value of the PF of finding the RKO in this direction according to the formulas
В вышеприведенных формулах: α и М - константы; Dφ г, Dφ в - дисперсии ошибок оценивания углов пеленга РКО; Dξ г, dξ в - дисперсии угловых шумов пеленгов РКО; Θ г и Θ в - ширина ДН антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости соответственно, значение которых подают в первый вычислитель 8 из ЗУ 9.In the above formulas: α and M are constants; Dφ g , Dφ в - variance of error in estimating the angles of the bearing RKO; Dξ g , dξ в - dispersion of the angular noise of the bearings of the CSC; Θ g and Θ in - the width of the antenna bottom in the horizontal and vertical plane, respectively, the value of which is fed to the first computer 8 from the memory 9.
Экстраполированные значения ПВ Рэmг, Рэmв и угловых позиций пеленгов РКО φ mг, φ mв запоминают в ЗУ 9.The extrapolated values of the PV R emg , P emv and angular positions of the bearings of the RKO φ mg , φ mv are stored in the memory 9.
В передатчике 5 по сигналам синхронизатора 6 снова формируют СВЧ сигнал, который с помощью антенны 1 излучают в направлении РКО и процесс сопровождения РКО повторяют.In the transmitter 5, according to the signals of the
Если {|Δ г/∑ |>Uпop или |Δ в/∑ |>Uпop}, то из УОП 7 на управляющие входы первого 11 и второго 13 коммутаторов и на третьи входы первого 8 и второго 12 вычислителей подают управляющий сигнал uупp. По этому сигналу во втором вычислителе 12 поочередно сравнивают измеренное значение угла поворота антенны φ aг в горизонтальной плоскости со всеми запомненными угловыми позициями пеленгов РКО φ mг угла {φ эминг, φ эмаксг}, где . По результатам сравнения находят угловую позицию пеленгов РКО φ mг, равную углу поворота антенны φ aг, определяя этим Маг - номер угловой позиции пеленга РКО, соответствующего значению угла поворота антенны φ aг. Здесь также поочередно сравнивают измеренное значение угла поворота антенны φ ав в вертикальной плоскости со всеми запомненными угловыми позициями пеленгов РКО φ mв угла {φ эминв, φ эмаксв}. По результатам сравнения находят угловую позицию пеленга РКО (φ mв, равную углу поворота антенны φ ав, определяя этим Мав - номер угловой позиции пеленга РКО, соответствующего значению угла поворота антенны φ ав.If {| Δ g / ∑ |> U pop or | Δ in / ∑ |> U pop }, then from the UOP 7 to the control inputs of the first 11 and second 13 switches and to the third inputs of the first 8 and second 12 computers calculate the control signal u ex . This signal in the second calculator 12 alternately compares the measured value of the angle of rotation of the antenna φ ag in the horizontal plane with all the stored angular positions of the bearings RKO φ mg angle {φ eming , φ emaxg }, where . According to the results of comparison, the angular position of the bearings of the radial magnetic field φ mg is found , which is equal to the angle of rotation of the antenna φ ag , determining M ag is the number of the angular position of the bearing of the radial magnetic field corresponding to the value of the angle of rotation of the antenna φ ag . Here, one also compares the measured value of the angle of rotation of the antenna φ AB in the vertical plane with all the stored angular positions of the bearings of the RCS φ m in the angle {φ eminv , φ emaxv }. According to the results of comparison are the angular position of the bearing RKO (φ MW equal to the angle of rotation φ antenna av, aw determining these M - Room angular position bearing RKO corresponding to the value of the angle of rotation φ av antenna.
После этого здесь же вычисляют значения апостериорных ПВ Раmг и Раmв в каждой плоскости для каждого из возможных m-х углов пеленга РКО по формуламAfter that, here the values of the posterior PW P amg and P amv are calculated in each plane for each of the possible m-th angles of the bearing of the RCS according to the formulas
и по ним - значения углов пеленга φ г, φ в РКО для соответствующих плоскостей по формуламand according to them - the values of the angles of the bearing φ g , φ in RKO for the corresponding planes according to the formulas
Затем, используя значения дисперсий Dφ г, Dφ в и Dξ r, Dξ в, подаваемых из ЗУ 9, одним из известных способов калмановской фильтрации, например описанным в [3, стр.289-298], по вычисленным значениям углов пеленга φ г, φ в РКО, как по измеренным значениям этих углов, оценивают: значения углов пеленга , РКО, угловых скоростей линии визирования , и новые значения дисперсий ошибок оценивания пеленгов Dφ г, Dφ в РКО, а также в соответствии с приведенными выше формулами находят экстраполированные значения углов пеленга φ эг, φ эв РКО на следующий такт обработки сигналов, и формируют сигналы управления антенной uaг и uав. Сигналы управления антенной uaг и uав соответственно с первого и второго выходов второго вычислителя 12, подают на третий и четвертый входы первого коммутатора 11, который коммутирует их на первый и второй входы ЦАП 10, с соответствующих выходов которого их аналоговые эквиваленты подают через второй и третий входы антенны 1 на ее привод, поворачивающий антенну в направлении на РКО.Then, using the values of the dispersions Dφ g , Dφ in and Dξ r , Dξ in supplied from the memory 9, one of the known methods of Kalman filtering, for example described in [3, pp. 289-298], based on the calculated values of the bearing angles φ g , φ in the RCS, as measured by the values of these angles, evaluate: the values of the angles of the bearing , RKO, angular velocities of the line of sight , and new values of the variance of the estimation errors of bearings Dφ g , Dφ in the RCS, as well as in accordance with the above formulas, find the extrapolated values of the bearing angles φ eg , φ ev RCO for the next signal processing cycle, and form the antenna control signals u ag and u av . The antenna control signals u ag and u av, respectively, from the first and second outputs of the second computer 12, are fed to the third and fourth inputs of the first switch 11, which commutes them to the first and second inputs of the DAC 10, from the corresponding outputs of which their analog equivalents are fed through the second and the third inputs of the
Оцененные значения углов пеленга , РКО и угловых скоростей линии визирования , с третьего выхода второго вычислителя 12 подают на второй вход второго коммутатора 13 и далее потребителям информации.Estimated Bearing Angles , RKO and angular velocities of the line of sight , from the third output of the second computer 12 is fed to the second input of the second switch 13 and further to information consumers.
Экстраполированные значения углов пеленга φ эг, φ эв РКО и вычисленные значения дисперсий ошибок оценивания пеленгов Dφ г, Dφ в РКО запоминают в ЗУ 9.The extrapolated values of the angles of the bearing φ eg , φ ev of the RCS and the calculated values of the variances of the error in estimating the bearings Dφ g , Dφ in the RCS are stored in memory 9.
Кроме этого во втором вычислителе 12 для следующего шага измерений по формулам (1) вычисляют φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв - экстраполированные значения границ углов пеленга РКО, формируя этим телесный угол {φ эминг, φ эмаксг, φ эминв, φ эмаксв}, который в каждой из плоскостей разбивают на М угловых позиций пеленгов РКО φ mг, φ mв, для каждой из которой по формулам (2) вычисляют экстраполированное значение ПВ Рэmг и Рэmв нахождения РКО в этом направлении. Значения Рэmг и Рэmв запоминают в ЗУ 9.In addition, in the second calculator 12, for the next measurement step, according to formulas (1), φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv are extrapolated values of the angles of the bearings of the RCS, forming the solid angle {φ eming , φ emaxg , φ eminv , φ emaxv }, which in each plane is divided into M angular positions of the bearings of the RCS φ mg , φ mv , for each of which, by formulas (2), the extrapolated value of the PW P emg and P emv of finding the CSC in this direction is calculated. The values of P emg and P emv are stored in memory 9.
После этого описанный выше процесс сопровождения РКО повторяют. Заявленное устройство обладает по сравнению с прототипом более широкими возможностями при сопровождении РКО по направлению, в частности оно устойчиво функционирует даже при перегрузках приемных каналов пеленгатора, при которых прототип не может выполнять свои функции.After that, the above-described process of tracking RKO is repeated. The claimed device has, in comparison with the prototype, wider capabilities when accompanying the CSC in the direction, in particular, it functions stably even when the receiving channels of the direction finder are overloaded, in which the prototype cannot perform its functions.
Использование изобретения позволит реализовать устойчивое сопровождение РКО по направлению и обеспечить формирование оценок пеленгов РКО с высокой точностью в любых условиях, даже при перегрузках в приемных каналах пеленгатора.The use of the invention will allow for the implementation of stable tracking of DSCs in the direction and to ensure the formation of estimates of DSC bearings with high accuracy in any conditions, even with overloads in the receiving channels of the direction finder.
Реализация заявленного способа не предъявляет особых требований к антенне и ее приводу, приемным каналам пеленгатора, измерителям, а также к принципам построения вычислителей, их быстродействию и объему памяти ЗУ.The implementation of the claimed method does not impose special requirements on the antenna and its drive, receiving channels of the direction finder, meters, and also on the principles of constructing computers, their speed and memory size of the memory.
ЛитератураLiterature
1. Дудник П.И. Моноимпульсные радиолокационные устройства, радиотехника (Итоги науки и техники). - М.: ВИНИТИ, т.3, 1972.1. Dudnik P.I. Monopulse radar devices, radio engineering (Results of science and technology). - M.: VINITI, vol. 3, 1972.
2. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1984.2. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M.: Radio and Communications, 1984.
3. Меркулов В.И., Лепин В.Н. Авиационные системы радиоуправления. Ч.1, 2. - М.: Радио и связь, 1996.3. Merkulov V.I., Lepin V.N. Aircraft radio control systems.
4. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь.4. Maksimov M.V., Gorgonov G.I. Electronic homing systems. - M .: Radio and communication.
5. Патент США №5014064, кл. G 01 S 13/00 или 342-152, 07.05.1991.5. US Patent No. 5014064, cl. G 01 S 13/00 or 342-152, 05/07/1991.
6. Меркулов В.И., Викулов О.В., Минкин Ф.Ю. Оценивание случайных процессов при использовании сигнатурных наблюдений. - М.: ИПРЖРТ, Научно-технические серии. Радиолокация и радиотелеметрия, 1999, вып.1.6. Merkulov V.I., Vikulov O.V., Minkin F.Yu. Evaluation of random processes using signature observations. - M .: IPRZhRT, Scientific and technical series. Radar and Radio Telemetry, 1999,
7. Патент РФ №2148836, кл. 7 G 01 S 13/66, 23.12.1998.7. RF patent №2148836, cl. 7 G 01 S 13/66, 12.23.1998.
8. Меркулов В.И., Перов А.И., Саблин В.Н. и др. Радиолокационные измерители дальности и скорости. T.1 - М.: Радио и связь, 1999.8. Merkulov V.I., Perov A.I., Sablin V.N. and others. Radar distance and speed meters. T.1 - M .: Radio and communications, 1999.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003110532/09A RU2249232C2 (en) | 2003-04-15 | 2003-04-15 | Radio-contrast object direction tracking method and device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003110532/09A RU2249232C2 (en) | 2003-04-15 | 2003-04-15 | Radio-contrast object direction tracking method and device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003110532A RU2003110532A (en) | 2004-12-10 |
RU2249232C2 true RU2249232C2 (en) | 2005-03-27 |
Family
ID=35560784
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003110532/09A RU2249232C2 (en) | 2003-04-15 | 2003-04-15 | Radio-contrast object direction tracking method and device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249232C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518685C1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики | Method of controlling inertial antenna drive |
CN112433211A (en) * | 2020-11-27 | 2021-03-02 | 浙江商汤科技开发有限公司 | Pose determination method and device, electronic equipment and storage medium |
RU2758446C1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-10-28 | Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method for controlling position of antenna axis of on-board radar station when accompanying maneuvering aerial target |
RU2816986C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-08 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфракоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
-
2003
- 2003-04-15 RU RU2003110532/09A patent/RU2249232C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2518685C1 (en) * | 2012-10-22 | 2014-06-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики | Method of controlling inertial antenna drive |
CN112433211A (en) * | 2020-11-27 | 2021-03-02 | 浙江商汤科技开发有限公司 | Pose determination method and device, electronic equipment and storage medium |
CN112433211B (en) * | 2020-11-27 | 2022-11-29 | 浙江商汤科技开发有限公司 | Pose determination method and device, electronic equipment and storage medium |
RU2758446C1 (en) * | 2020-12-07 | 2021-10-28 | Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method for controlling position of antenna axis of on-board radar station when accompanying maneuvering aerial target |
RU2758446C9 (en) * | 2020-12-07 | 2022-01-20 | Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method for controlling position of antenna axis of on-board radar station when accompanying maneuvering aerial target |
RU2816986C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-08 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфракоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
RU2816986C9 (en) * | 2023-08-01 | 2024-05-20 | Акционерное Общество "Национальный институт радио и инфокоммуникационных технологий" (АО "НИРИТ") | Method of monitoring space |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111308437B (en) | Entropy-solving and speed-ambiguity-solving method for millimeter wave MIMO traffic radar | |
US10175348B2 (en) | Use of range-rate measurements in a fusion tracking system via projections | |
CN111157981B (en) | Multiple-input multiple-output frequency modulation continuous wave radar system | |
EP3015880B1 (en) | Ambiguity resolution in a doppler radar system | |
Falcone et al. | Two‐dimensional location of moving targets within local areas using WiFi‐based multistatic passive radar | |
CN110678772B (en) | Enhanced vertical object detection for vehicle radar systems | |
CN108885254B (en) | Object detection device | |
JP2018205174A (en) | Radar device and radar signal processing method thereof | |
US7961147B1 (en) | Long baseline phase interferometer ambiguity resolution using frequency differences | |
WO2008093036A2 (en) | Adaptive radar | |
Alves et al. | Neyman–Pearson criterion-based change detection methods for wavelength–resolution SAR image stacks | |
GB2397957A (en) | Target detection | |
JPWO2013080570A1 (en) | Radar equipment | |
Malanowski | Algorithm for target tracking using passive radar | |
Yang et al. | An adaptive radar signal processor for UAVs detection with super-resolution capabilities | |
US20220260702A1 (en) | Radar-Based Target Tracker | |
JP5737831B2 (en) | Moving target detection device | |
Wagner et al. | Target detection using autoencoders in a radar surveillance system | |
RU2249232C2 (en) | Radio-contrast object direction tracking method and device | |
KR20190134893A (en) | Method of estimating direction of arrival of radar signal based on antenna array extrapolation and apparatus for the same | |
CN112136057A (en) | Arrival wave number estimation device and arrival wave number arrival direction estimation device | |
EP3973321A1 (en) | Multi-timescale doppler processing and associated systems and methods | |
JP2020027047A (en) | Radar system and radar signal processing method thereof | |
Zhang et al. | Range–Doppler‐based centralised framework for human target tracking in multistatic radar | |
CN114690178A (en) | Target tracking method, device, equipment and storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090416 |