RU2271019C1 - Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles - Google Patents

Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2271019C1
RU2271019C1 RU2004123228/09A RU2004123228A RU2271019C1 RU 2271019 C1 RU2271019 C1 RU 2271019C1 RU 2004123228/09 A RU2004123228/09 A RU 2004123228/09A RU 2004123228 A RU2004123228 A RU 2004123228A RU 2271019 C1 RU2271019 C1 RU 2271019C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
antenna
signals
output
input
Prior art date
Application number
RU2004123228/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Иванович Артемьев (RU)
Александр Иванович Артемьев
В чеслав Яковлевич Рогов (RU)
Вячеслав Яковлевич Рогов
Леонид Леонидович Суслов (RU)
Леонид Леонидович Суслов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" filed Critical Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения"
Priority to RU2004123228/09A priority Critical patent/RU2271019C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2271019C1 publication Critical patent/RU2271019C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar systems; aircraft or helicopter onboard radar systems for observation of ground or water surface and detection of objects in radar cartography modes.
SUBSTANCE: for compensation of phase incursions at synthesizing, use is made of information pertaining to parameters of antenna motion received from inertial navigational system and linear acceleration sensors; procedure consists in treatment of signals reflected from ground objects when magnitude of phase incursions caused by errors of sensors is brought to permissible level dictated by quality criterion of radar information.
EFFECT: reduction of errors of measurements of acceleration; improved characteristics of radar image (resolving power, contrast range, dynamic range).
3 cl, 6 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиолокационным системам и предназначено для использования в качестве вертолетной или самолетной бортовой радиолокационной станции (БРЛС) для обзора земной или водной поверхности и обнаружения на ней объектов в режимах радиолокационного картографирования.The present invention relates to radar systems and is intended for use as a helicopter or aircraft airborne radar station (radar) for viewing the earth or water surface and detecting objects on it in the modes of radar mapping.

Известны зарубежные и отечественные бортовые самолетные и вертолетные радиолокаторы, в которых для радиолокационного картографирования с высоким разрешением земной поверхности применяют режим синтезирования апертуры антенны.Foreign and domestic airborne and helicopter radars are known in which the antenna aperture synthesis mode is used for high-resolution radar mapping of the earth's surface.

Высокое разрешение по азимуту в таких радиолокаторах достигается в результате использования летательным аппаратом отрезка пути, называемого интервалом синтезирования, в качестве искусственной антенны.High azimuth resolution in such radars is achieved as a result of the aircraft using a segment of the path, called the synthesis interval, as an artificial antenna.

Синтезированная апертура антенны реализуется в результате суммирования отраженных сигналов при когерентном излучении. Для получения высокого разрешения по азимуту синтезированная апертура антенны (СА), как и оптическая система, фокусируется на определенный участок поверхности на заданной дальности. Как и в оптике, процесс фокусирования состоит в том, что сигналы от всех точек поверхности синфазно складываются в одной точке (фокусе).The synthesized aperture of the antenna is realized as a result of summing the reflected signals during coherent radiation. To obtain a high azimuth resolution, the synthesized antenna aperture (SA), like the optical system, focuses on a specific surface area at a given range. As in optics, the focusing process consists in the fact that signals from all points on the surface are in phase in one point (focus).

Процесс синтезирования апертуры антенны, получение сигнала, характеризующего радиолокационную информацию (РЛИ), сводится к реализации соотношения (Итоги науки и техники. Радиотехника, том 36, М., 1986 г.)The process of synthesizing the antenna aperture, receiving a signal characterizing radar information (RLI), is reduced to the implementation of the relationship (Itogi Nauki i Tekhniki. Radio Engineering, Volume 36, M., 1986)

Figure 00000002
Figure 00000002

где:

Figure 00000003
- аддитивная смесь полезного сигнала и шума в комплексной форме;Where:
Figure 00000003
- additive mixture of useful signal and noise in a complex form;

Figure 00000004
- опорная функция системы обработки,
Figure 00000004
- reference function of the processing system,

t - время,t is the time

Tc - временной интервал синтезирования апертуры антенны,Tc is the time interval for synthesizing the antenna aperture,

α - угловая координата точки участка местности в нормальной системе координат.α is the angular coordinate of a point on a site in a normal coordinate system.

Обработка сигналов в радиолокационной системе с синтезированной апертурой антенны (РСА) основывается на согласовании опорной функции с отраженным от точечной цели сигналом:Signal processing in a radar system with a synthesized antenna aperture (SAR) is based on matching the reference function with the signal reflected from a point target:

Figure 00000005
Figure 00000005

где: A(t) - функция, характеризующая интенсивность отраженного сигнала;where: A (t) is a function that characterizes the intensity of the reflected signal;

r(t,α) - текущее расстояние между летательным аппаратом и целью;r (t, α) is the current distance between the aircraft and the target;

λ -длина излучаемой волны;λ is the length of the emitted wave;

φ -случайная начальная фаза на интервале синтезирования.φ is a random initial phase in the synthesis interval.

В качестве опорной функции выбирается взвешенная функция, обеспечивающая фокусирование апертуры антенны, сопряженная с отраженным от точечной цели сигналом с точностью до начальной фазы.As a reference function, a weighted function is selected that ensures focusing of the antenna aperture, coupled to a signal reflected from a point target accurate to the initial phase.

Figure 00000006
Figure 00000006

где: H(t) - весовая функция, обеспечивающая требуемый уровень боковых лепестков синтезированной апертуры антенны.where: H (t) is the weight function that provides the required level of the side lobes of the synthesized aperture of the antenna.

Для фокусировки точки поверхности на заданной дальности опорная функция должна быть комплексно сопряжена с отраженным сигналом и вычисляется с точностью до начальной фазы.To focus a surface point at a given range, the reference function must be complexly coupled with the reflected signal and calculated up to the initial phase.

Как известно (Итоги науки и техники. Радиотехника, том 36, М., 1986 г.), закон изменения фазы принятого траекторного сигнала (сигнала при движении летательного аппарата по траектории) от точечной цели может быть представлен (при ограничении ряда разложения):As is known (Itogi Nauki i Tekhniki. Radio Engineering, Volume 36, M., 1986), the law of the phase change of the received trajectory signal (signal when the aircraft moves along the trajectory) from a point target can be represented (with the restriction of the series of decomposition):

Figure 00000007
Figure 00000007

где: Vr, αr - радиальные скорость и ускорение движения фазового центра на точку; φ0 - начальная фаза сигнала.where: V r , α r - radial velocity and acceleration of the phase center to the point; φ 0 is the initial phase of the signal.

Для фокусировки точки поверхности на заданной дальности с помощью опорной функции на борту летательного аппарата эти параметры измеряют с точностью, определяемой допустимой фокусировкой (получение заданного разрешения элемента по азимуту) и допустимыми геометрическими искажениями (получение минимального сдвига по азимуту).To focus a surface point at a given range using the support function on board the aircraft, these parameters are measured with an accuracy determined by allowable focusing (obtaining a given element resolution in azimuth) and allowable geometric distortions (obtaining a minimum azimuth shift).

В общем случае при синтезировании апертуры антенны управление СА осуществляется с помощью опорной функции. Закон управления СА определяется видом обзора облучаемой поверхности. Однако независимо от вида обзора характер и параметры сигналов управления вычисляют на основе априорных данных о режиме полета, либо с использованием измеренных значений параметров движения летательного аппарата.In the general case, when synthesizing the antenna aperture, the CA is controlled using the reference function. The SA control law is determined by the view of the irradiated surface. However, regardless of the type of review, the nature and parameters of control signals are calculated based on a priori data on the flight mode, or using measured values of the aircraft motion parameters.

При произвольной траектории, когда она изменяется от одного интервала синтезирования к другому, опорная функция определяется для каждого интервала отдельно во время полета летательного аппарата. При равномерном горизонтальном прямолинейном полете носителя РСА нормально функционирует. Однако при реальном полете носителя (истребителя или вертолета) возникают траекторные нестабильности, вызванные угловыми колебаниями, случайными изменениями скорости, воздействием внешней среды, шумами, вызванными системой управления летательного аппарата и др.With an arbitrary trajectory, when it changes from one synthesis interval to another, the support function is determined for each interval separately during the flight of the aircraft. With a uniform horizontal straight flight of the carrier, the SAR functions normally. However, during actual flight of the carrier (fighter or helicopter), trajectory instabilities arise due to angular fluctuations, random changes in speed, environmental influences, noise caused by the aircraft control system, etc.

Такие траекторные нестабильности приводят к амплитудным и фазовым искажениям отраженных сигналов и при фиксированной опорной функции нарушают оптимальность обработки радиосигналов, нарушают фокусировку отраженного сигнала и в конечном счете ухудшают качество картографирования.Such trajectory instabilities lead to amplitude and phase distortions of the reflected signals and, with a fixed reference function, violate the optimality of the processing of radio signals, disrupt the focus of the reflected signal and ultimately degrade the quality of mapping.

Для получения в РСА высокого разрешения по азимуту в реальном полете принимают специальные меры, направленные на уменьшение влияния траекторных нестабильностей.In order to obtain high resolution azimuth in real-time RSA, special measures are taken to reduce the influence of trajectory instabilities.

Наиболее распространенным подходом к решению этой проблемы является применение способа компенсации фазовых искажений принимаемого сигнала на интервале синтезирования на основе измерения параметров движения летательного аппарата. Измеряя параметры движения летательного аппарата в нормальной инерциальной системе координат X, Y, Z - величин составляющих скорости VX, VY, VZ и составляющих ускорений aX, aY, aZ на интервале синтезирования, вычисляют параметры движения фазового центра реальной антенны - скорости "Vr" и ускорения "аr", направленных по линии визирования на объект. На основе этих измерений вычисляют фазовые изменения траекторного отраженного сигнала и с помощью опорной функции (см. формулу (1)) компенсируют эти фазовые набеги при обработке сигналов.The most common approach to solving this problem is to use a method of compensating for phase distortions of the received signal in the synthesis interval based on measuring the parameters of the aircraft’s motion. Measuring the motion parameters of the aircraft in a normal inertial coordinate system X, Y, Z - values of the velocity components V X , V Y , V Z and acceleration components a X , a Y , a Z on the synthesis interval, calculate the motion parameters of the phase center of a real antenna - speed "V r " and acceleration "a r ", directed along the line of sight to the object. Based on these measurements, the phase changes in the trajectory reflected signal are calculated and, using the reference function (see formula (1)), these phase incursions during signal processing are compensated.

На летательных аппаратах для измерения параметров движения используют инерциальные навигационные системы (ИНС), при этом для измерения параметров движения фазового центра антенны, установленной в носовой части, применяется дополнительная специальная ИНС, установленная в месте расположения антенны.In aircraft, inertial navigation systems (ANNs) are used to measure motion parameters, while an additional special ANN installed at the antenna’s location is used to measure the motion parameters of the phase center of the antenna installed in the bow.

Кроме того, для улучшения характеристик измерения параметров движения применяют специальные акселерометры, измеряющие линейные ускорения по трем осям в инерциальной системе координат.In addition, to improve the characteristics of measuring motion parameters, special accelerometers are used that measure linear accelerations along three axes in an inertial coordinate system.

В известном способе компенсации при обработке сигнала методом гармонического анализа путем преобразования Фурье, сигналы радиолокационного изображения одной стробированной полоски дальности на выходе системы обработки могут быть описаны:In the known compensation method when processing a signal by harmonic analysis by Fourier transform, the signals of the radar image of one gated range strip at the output of the processing system can be described:

Figure 00000008
Figure 00000008

где SBX(t;αi) - комплексный сигнал на входе системы обработки, отраженный от объекта, расположенного под углом αi относительно вектора скорости;where S BX (t; α i ) is the complex signal at the input of the processing system reflected from the object located at an angle α i relative to the velocity vector;

t - текущее время на интервале движения антенны,t is the current time on the interval of movement of the antenna,

Тc - время синтезирования T c - synthesis time

Sвх(t;αi)=A(t;αi)ejφ(t;αi) S in (t; α i ) = A (t; α i ) e jφ (t; αi)

A(t;αi) - амплитуда сигнала,A (t; α i ) is the signal amplitude,

φ(t;αi) - фаза сигнала,φ (t; α i ) is the phase of the signal,

h(t) - опорная функция, комплексно сопряженная с сигналом, отраженным от объекта (при ограничении ряда разложения), рассчитываемая на основе измерения параметров движения фазового центра антенны;h (t) is the reference function, complex conjugate with the signal reflected from the object (with the restriction of the series of decomposition), calculated on the basis of measuring the motion parameters of the antenna phase center;

Figure 00000009
Figure 00000009

где H(t) - весовая функция, определяющая заданный уровень боковых лепестков,where H (t) is a weight function that determines a given level of side lobes,

Vr - составляющая скорости движения фазового центра антенны в направлении на объект,V r - component of the velocity of the phase center of the antenna in the direction of the object,

Figure 00000010
Figure 00000010

где: VX - составляющая скорости по оси ОХ,where: V X is the velocity component along the OX axis,

VY - составляющая скорости по оси OY,V Y is the velocity component along the OY axis,

VZ - составляющая скорости по оси OZ,V Z is the velocity component along the OZ axis,

τ - интервал времени,τ is the time interval

αr - составляющая ускорения движения фазового центра антенны в направлении на объект,α r - component of the acceleration of the phase center of the antenna in the direction of the object,

αi - угол в азимутальной плоскости,α i is the angle in the azimuthal plane,

ε - угол в угломестной плоскости,ε is the angle in the elevation plane,

Figure 00000011
Figure 00000011

где:Where:

αx - ускорение по оси ОХ,α x - acceleration along the axis OX,

αy - ускорение по оси OY,α y is the acceleration along the OY axis,

αZ - ускорение по оси OZ,α Z - acceleration along the OZ axis,

Из уравнения (1) следует, что второй член уравнения имеет квадратичную зависимость от времени и при наличии ошибки измерения ускорения "dar" имеет параболический характер:

Figure 00000012
From equation (1) it follows that the second term of the equation has a quadratic time dependence and, in the presence of an acceleration measurement error, “da r ” has a parabolic character:
Figure 00000012

Максимальный набег фазы на концах интервала синтезирования будет составлять:

Figure 00000013
The maximum phase incursion at the ends of the synthesis interval will be:
Figure 00000013

Известно, что в зависимости от величины ошибки по ускорению "dar", приводящей к набегу фазы, появляется расширение спектра отражений от фокусируемой точки. Так набег фазы на интервале синтезирования,

Figure 00000014
приводит к ухудшению разрешения более чем на 10%. (Итоги науки и техники. Радиотехника. Том 36. М., 1986 г.)It is known that, depending on the magnitude of the error on the acceleration "da r ", which leads to a phase incursion, an expansion of the spectrum of reflections from the focused point appears. So the phase incursion in the synthesis interval,
Figure 00000014
leads to a deterioration in resolution of more than 10%. (Results of science and technology. Radio engineering. Volume 36. M., 1986)

При когерентной фильтрации такие ошибки по ускорению приводят также к уменьшению амплитуды сигнала, приводящей к потере яркости и уменьшению контрастности. Наиболее заметное воздействие на синтезированную диаграмму направленности оказывают низкочастотные ошибки измерения ускорения.With coherent filtering, such acceleration errors also lead to a decrease in the signal amplitude, leading to a loss of brightness and a decrease in contrast. The most noticeable effect on the synthesized radiation pattern is from low-frequency acceleration measurement errors.

Приведенный способ компенсации фазовых набегов сигнала реализуется в известных самолетных и вертолетных БРЛС, работающих в режиме синтезирования апертуры антенны, таких как БРЛС с синтезированной апертурой антенны для обнаружения наземных объектов фирмы "Hughes" APG-65, размещаемая на самолете истребителе F-16 или БРЛС-APG-70, устанавливаемая на самолете F-15 США, а также в бортовой самолетной радиолокационной станции картографирования земной поверхности (США, заявка № 756455 от 3/1-1977 г. МКИ G 01 S - 13/90). Эти БРЛС с синтезированной апертурой антенны за счет движения самолета обеспечивают картографирование земной поверхности с высоким угловым разрешением.The above method of compensating for phase incursions of a signal is implemented in well-known aircraft and helicopter radars operating in the mode of synthesizing an aperture of an antenna, such as radar with a synthesized aperture of the antenna for detecting ground objects of the company "Hughes" APG-65, placed on an F-16 fighter plane or radar APG-70, installed on a US F-15 aircraft, as well as in an airborne ground-based radar station for mapping the Earth’s surface (USA, application No. 756455 dated 3/1-1977 MKI G 01 S - 13/90). These radars with a synthesized aperture of the antenna due to the movement of the aircraft provide mapping of the earth's surface with high angular resolution.

Как следует из описания, последняя РЛС предназначена для картографирования земной поверхности как в режиме бокового, так и переднебокового обзора. Ближайшим техническим решением к предлагаемому способу компенсации является способ компенсации фазовых набегов сигнала с помощью инерциальной навигационной системы, в вертолетной радиолокационной системе, приведенной в патенте RU N 2147136, G 01 S 13/00, 13/90 с приоритетом от 12.03.1997 г.As follows from the description, the last radar is designed to map the earth's surface in both lateral and anterolateral view. The closest technical solution to the proposed compensation method is a method of compensating for phase incursions of a signal using an inertial navigation system in a helicopter radar system described in patent RU N 2147136, G 01 S 13/00, 13/90 with priority dated 03/12/1997.

Эта БРЛС обеспечивает картографирование подстилающей поверхности в режиме синтезирования апертуры антенны.This radar provides mapping of the underlying surface in the synthesis mode of the antenna aperture.

В этой станции при синтезировании апертуры антенны применяется выше рассмотренный способ компенсации набега фазы сигнала, использующий измерение параметров движения носителя Vx; Vy; Vz и ax; ay; az с помощью инерциальной платформы.In this station, when synthesizing the antenna aperture, the above-described method of compensating the phase incursion of a signal using the measurement of the motion parameters of the carrier V x is used ; V y ; V z and a x ; a y ; a z using an inertial platform.

На фиг.1 представлена блок-схема прототипа вертолетной радиолокационной системы, где:Figure 1 presents a block diagram of a prototype helicopter radar system, where:

Антенна - 1;Antenna - 1;

датчик углов антенны - 2;antenna angle sensor - 2;

двигатель антенны по азимуту - 3;azimuth antenna engine - 3;

блок управления антенной - 4;antenna control unit - 4;

задающий генератор 5;master oscillator 5;

синтезатор частот - синхронизатор - 6;frequency synthesizer - synchronizer - 6;

циркулятор - 9;circulator - 9;

передатчик - 10;transmitter - 10;

приемник - 11;receiver - 11;

процессор сигналов - 12;signal processor - 12;

индикатор - 13;indicator - 13;

процессор данных и управления РЛС - 30;radar data and control processor - 30;

инерциальная платформа - 52;inertial platform - 52;

измеритель угловой скорости 56;angular velocity meter 56;

вычислитель пилотажно-навигационного комплекса (ПНК) - 57;calculator of the flight-navigation complex (PNK) - 57;

исполнительное устройство управления вертолетом - 64.Executive helicopter control device - 64.

Как следует из описания прототипа БРЛС, синтезированная апертура антенны при зависании вертолета формируется за счет вращательного движения фазового центра антенны, установленной в носовой части вертолета. При этом в качестве апертуры антенны принимается длина траектории по хорде окружности движения фазового центра.As follows from the description of the prototype radar, the synthesized aperture of the antenna when the helicopter hangs is formed due to the rotational movement of the phase center of the antenna installed in the bow of the helicopter. In this case, the length of the trajectory along the chord of the circle of motion of the phase center is taken as the antenna aperture.

При прямолинейном движении вертолета синтезированная апертура антенны формируется за счет перемещения фазового центра на отрезке пути антенны, перпендикулярном направлению на объект. В процессе движения вертолета для получения синтезированной апертуры производится когерентное суммирование сигналов, отраженных от наземных объектов. Возможность когерентного суммирования принятых при движении и эволюциях вертолета сигналов обеспечивается путем компенсации фазовых изменений принимаемых сигналов доплеровской частоты. Компенсация проводится на основе измерений параметров движения вертолета инерциальной платформой 52.With the rectilinear motion of the helicopter, the synthesized aperture of the antenna is formed by moving the phase center on a segment of the antenna path perpendicular to the direction of the object. In the process of helicopter movement to obtain a synthesized aperture, the signals reflected from ground objects are coherently summed. The possibility of coherent summation of signals received during the movement and evolution of a helicopter is provided by compensating for phase changes in the received Doppler frequency signals. Compensation is based on measurements of the parameters of the movement of the helicopter inertial platform 52.

В процессе движения вертолета при работе БРЛС в процессоре данных 30 синхронизуемым сигналом "fпd", поступающим из синхронизатора частот 6, для компенсации фазовых набегов сигнала формируется опорная функция, комплексно сопряженная с сигналом, отраженным от объекта, для каждого элемента дальности и каждого периода повторения двух квадратур сигнала, и накапливается в памяти. Коэффициенты опорной функции для каждого элемента дальности и каждого периода повторения вычисляются на основе измерений параметров движения носителя, составляющих скорости носителя Vx, Vy, Vz и составляющих ускорений носителя ax, ay, az, угла курса "ψ", определяемых инерциальной платформой 52 и угла направления на объект "εг". По окончании набора массива сигналов на заданном интервале синтезирования накопленный в памяти процессора сигналов 12 массив сигналов двух квадратур для каждого элемента дальности и каждого периода повторения перемножается в умножителях с одноименными отсчетами каждого элемента дальности и периода повторения опорной функции, поступающими из памяти процессора 30. С выходов схем разности и суммы после умножения массив сигналов двух квадратур поступает в процессор быстрого преобразования Фурье (БПФ), где подвергается гармоническому анализу. Результатом преобразования сигналов из временной области в частотную являются частотные (азимутальные) отсчеты двух квадратур радиолокационной информации в каждом элементе дальности.During the movement of the helicopter during the operation of the radar in the data processor 30 with the synchronized signal "f pd " coming from the frequency synchronizer 6, a reference function is formed to compensate for the phase incursions of the signal, which is complex conjugate with the signal reflected from the object for each range element and each repetition period two quadrature signal, and accumulates in memory. The coefficients of the support function for each element of the range and each repetition period are calculated on the basis of measurements of the parameters of the carrier’s movement, components of the carrier’s speed V x , V y , V z and components of the carrier’s accelerations a x , a y , a z , course angle ψ, determined inertial platform 52 and the angle of direction to the object "ε g ". At the end of the collection of the signal array at a given synthesis interval, the signal array of two quadrature accumulated in the processor signal memory 12 for each element of the range and each repetition period is multiplied in multipliers with the same samples of each element of the range and the repetition period of the reference function coming from the processor 30. From the outputs After multiplication of the difference and sum schemes, the array of signals of two quadratures enters the fast Fourier transform processor (FFT), where it undergoes harmonic analysis the study. The result of the conversion of signals from the time domain to the frequency domain is the frequency (azimuthal) samples of two quadratures of radar information in each element of the range.

Затем из отсчетов массива сигналов двух квадратур формируются модули сигналов, которые поступают в индикатор 13. Как следует из построения БРЛС прототипа, для получения в БРЛС высокого разрешения по азимуту в реальном полете приняты меры, направленные на уменьшение влияния траекторных нестабильностей. Решение этой проблемы обеспечивается компенсацией фазовых набегов принимаемого сигнала на интервале синтезирования на основе измерения параметров движения летательного аппарата.Then, from the samples of the signal array of the two quadratures, the signal modules are formed, which enter the indicator 13. As follows from the construction of the radar of the prototype, measures were taken to reduce the effect of trajectory instabilities in radars of high resolution in azimuth in real flight. The solution to this problem is provided by compensating for the phase incursions of the received signal in the synthesis interval based on measuring the parameters of the aircraft’s motion.

Для этого измеряют параметры движения летательного аппарата в нормальной инерциальной системе координат - величины скоростей Vx, Vy, Vz и ускорений ax, ay, az на интервале синтезирования и вычисляют параметры движения фазового центра реальной антенны - скорости "Vr" и ускорения "аr", направленные по линии визирования. На основе этих измерений вычисляют фазовые изменения траекторного отраженного сигнала и с помощью опорной функции (см. формулу (1)) компенсируют эти фазовые набеги при обработке сигнала. Однако, как показывает анализ работы РСА с применением инерциальной платформы, по целому ряду параметров последняя не удовлетворяет предъявленным требованиям по воспроизведению закона изменения фазы отраженного сигнала для получения в РСА высокого разрешения по азимуту (Итоги науки и техники. Радиотехника, том 36, М., 1986 г.; Зарубежная радиоэлектроника, №3, 1983 г., М.: "Радио и связь").To do this, measure the motion parameters of the aircraft in a normal inertial coordinate system - the values of the velocities V x , V y , V z and accelerations a x , a y , a z on the synthesis interval and calculate the motion parameters of the phase center of the real antenna - speed "V r " and accelerations a r directed along the line of sight. Based on these measurements, the phase changes of the trajectory reflected signal are calculated and, using the reference function (see formula (1)), these phase incursions during signal processing are compensated. However, as analysis of the SAR operation using an inertial platform shows, in a number of parameters the latter does not satisfy the requirements for reproducing the law of phase change of the reflected signal to obtain high-resolution azimuth in SAR (Results of science and technology. Radio engineering, vol. 36, M., 1986; Foreign radio electronics, No. 3, 1983, M .: "Radio and communication").

Применение дополнительных к инерциальной платформе специальных акселерометров для измерения ускорений по трем осям улучшает характеристики измерения параметров движения, однако из-за конечного значения точности измерений и невозможности их размещения вблизи фазового центра антенны не решает проблемы получения необходимого высокого разрешения по азимуту при маневрах летательного аппарата. Так, характеристики выпускаемых отечественных акселерометров по точности измерения более чем на порядок уступают требуемой точности для получения необходимого высокого, а тем более сверхвысокого линейного разрешения по азимуту (0,5м) (например, по техническим условиям работы на датчик, выпускаемый АО НПП "Темп-АВИА" г.Арзамас, ошибка измерения составляет 1,5% от измеряемой величины, тогда как для получения высокого разрешения ошибка не должна превосходить 0,05%). Это обстоятельство является главным недостатком способа компенсации фазовых изменений, применяющегося в БРЛС прототипа и приведенных аналогов, использующего датчики линейных ускорений, ошибки измерения которых определяют величину фазовых набегов сигнала и не позволяют получить необходимое высокое разрешение по азимуту.The use of special accelerometers for measuring accelerations along three axes additional to the inertial platform improves the characteristics of measuring motion parameters, however, due to the finite value of the measurement accuracy and the inability to place them near the antenna phase center, it does not solve the problem of obtaining the required high resolution in azimuth during maneuvers of the aircraft. Thus, the characteristics of domestic accelerometers produced by measurement accuracy are more than an order of magnitude inferior to the required accuracy to obtain the required high, and even superhigh linear resolution in azimuth (0.5 m) (for example, according to the technical conditions of operation for a sensor manufactured by NPP Temp- AVIA "Arzamas, the measurement error is 1.5% of the measured value, while to obtain high resolution the error should not exceed 0.05%). This circumstance is the main disadvantage of the phase change compensation method used in the radar of the prototype and the above analogs, using linear acceleration sensors, the measurement errors of which determine the magnitude of the phase incursions of the signal and do not allow to obtain the required high resolution in azimuth.

Задача данного изобретения заключается в получении высокого разрешения по азимуту в БРЛС с СА на летательных аппаратах с датчиками измерения линейных ускорений способом компенсации фазовых набегов сигнала при эволюции и ускорении носителя.The objective of the invention is to obtain high resolution in azimuth in radar from the SA on aircraft with sensors for measuring linear accelerations by compensating for phase incursions of a signal during evolution and acceleration of a carrier.

Для решения этой задачи принятый и запомненный на интервале синтезирования массив сигналов, отраженных от наземных объектов, в процессоре сигналов проходит обработку в два этапа. На первом этапе массив сигналов умножают на комплексно сопряженную с сигналом опорную функцию, в результате чего компенсируют фазовые набеги сигналов, связанные с движением и ускорениями фазового центра антенны.To solve this problem, an array of signals reflected from ground objects, received and stored in the synthesis interval, is processed in two stages in the signal processor. At the first stage, the array of signals is multiplied by the support function complex conjugate to the signal, as a result of which phase incursions of signals associated with the movement and accelerations of the antenna phase center are compensated.

При этом опорную функцию формируют на основе измерения параметров движения фазового центра антенны, составляющих скорости Vx; Vy; Vz, измеренных инерциальной навигационной системой (ИНС), и ускорений ax; ay; az, измеренных датчиками линейных ускорений.In this case, the support function is formed on the basis of measuring the motion parameters of the phase center of the antenna, components of the velocity V x ; V y ; V z measured by an inertial navigation system (ANN) and accelerations a x ; a y ; a z measured by linear acceleration sensors.

На втором этапе обработки полученный на первом этапе и накопленный в памяти процессора сигналов массив сигналов последовательно умножают на комплексно сопряженные корректирующие функции, найденные по задаваемому критерию оценки качества радиолокационной информации на основе определения максимальных ошибок измерения линейных ускорений ах; ay; az; датчиками на интервале синтезирования. В результате обработки массива сигналов на втором этапе компенсируют фазовые набеги сигнала, вызванные ошибками измерения линейных ускорений датчиками до допустимой (заданной) величины. При этом качество радиолокационной информации соответствует заданному критерию (величина разрешения, контрастность, динамический диапазон и др.).At the second processing stage, the signal array obtained at the first stage and accumulated in the signal processor memory is sequentially multiplied by the complex conjugate correction functions found by the specified criterion for assessing the quality of radar information based on determining the maximum errors of linear acceleration measurement a x ; a y ; a z ; sensors on the synthesis interval. As a result of processing the signal array at the second stage, the phase incursions of the signal caused by errors in measuring linear accelerations by sensors to an acceptable (given) value are compensated. At the same time, the quality of the radar information meets the specified criterion (resolution, contrast, dynamic range, etc.).

При проведении компенсации фазового набега, из-за наличия траекторных нестабильностей измеренная датчиками величина ускорения фазового центра антенны по линии визирования на объект будет:When phase compensation is performed, due to the presence of trajectory instabilities, the acceleration measured by the sensors of the antenna phase center along the line of sight to the object will be:

Figure 00000015
где:
Figure 00000015
Where:

dax - ошибка датчика ускорений по оси ОХ,da x - error of the acceleration sensor along the axis OX,

day - ошибка датчика ускорений по оси OY,da y - error of the acceleration sensor along the OY axis,

daz - ошибка датчика ускорений по оси OZ.da z - error of the acceleration sensor along the OZ axis.

При наличии ошибки измерения датчиками величина фазового набега, оставшаяся после компенсации максимального набега фазы за счет ускорения, определяется следующей формулой:

Figure 00000016
, гдеIf there are measurement errors by the sensors, the phase incidence remaining after compensation of the maximum phase incursion due to acceleration is determined by the following formula:
Figure 00000016
where

dar, - ошибка измерения ускорения датчиками по радиальному направлению;da r , is the error of measuring acceleration by sensors in the radial direction;

Для обеспечения требуемой разрешающей способности ошибка датчиков dar не должна превышать допустимой величины dar доп To ensure the required resolution, the sensor error da r must not exceed the permissible value da r additional

При допустимой величине фазового набега Δφдоп допустимая величина будет:

Figure 00000017
When the permissible value of the phase shift Δφ additional allowable value will be:
Figure 00000017

Для снижения влияния ошибок измерения датчиками и доведения этой ошибки до допустимой величины используется свойство датчика коррелировать ошибки измерения с измеряемой величиной ускорения. Например, в датчике АТ-1104 при температуре окружающей среды t°=const на коротких интервалах синтезирования Тc≤5с. закон изменения ошибки измерения ускорения датчиком повторяет закон изменения ускорения, измеренного датчиком (при ограничении величины ускорения): da(t)=ξ·a(t);To reduce the influence of measurement errors by sensors and bring this error to an acceptable value, the sensor property is used to correlate measurement errors with the measured value of acceleration. For example, in an AT-1104 sensor at ambient temperature t ° = const at short synthesis intervals T c ≤5 s. the law of change in the measurement error of acceleration by the sensor repeats the law of change in acceleration measured by the sensor (with the acceleration limited): da (t) = ξ · a (t);

гдеWhere

da(t) - закон изменения ошибки;da (t) is the law of change of error;

a(t) - закон изменения ускорения;a (t) is the law of change of acceleration;

ξ - коэффициент, определяющий значение ошибки измерения ускорения датчиком.ξ is a coefficient that determines the value of the error in measuring acceleration by the sensor.

В технических условиях на датчик задается только максимальное значение ошибки измерения, в то время как реальная ошибка датчика при измерениях в полете, которая определяет остаточную некомпенсированную фазу, оказывается неизвестной. Однако, используя свойство датчика, представляется возможным провести компенсацию фазовых набегов, вызванных реальными ошибками датчиков в полете до допустимых величин при конкретном измерении на интервале синтезирования.Under technical conditions, only the maximum value of the measurement error is set for the sensor, while the real error of the sensor during measurements in flight, which determines the residual uncompensated phase, is unknown. However, using the property of the sensor, it seems possible to compensate for phase incursions caused by actual sensor errors in flight to allowable values for a specific measurement on the synthesis interval.

Такая возможность обеспечивается тем, что реальная ошибка измерения в полете лежит в диапазоне максимальных значений ошибок измерения ускорения и решение поставленной задачи в предложенном способе компенсации может быть обеспечено предложенным процессом обработки принятого сигнала. Для этого максимальный диапазон ошибок измерения во времени, определяемых датчиком ускорений, разбивают на "2n" поддиапазонов (см. фиг.6). После чего принятый и заложенный в памяти процессора массив сигналов отражений от поверхности последовательно умножают на каждую корректирующую сигнал по фазе функцию, в которую для расчета компенсирующей фазы последовательно во времени задают значения ошибок датчиков по ускорению соответствующего поддиапазона.This possibility is ensured by the fact that the real measurement error in flight lies in the range of maximum values of the acceleration measurement errors and the solution of the problem in the proposed compensation method can be provided by the proposed processing of the received signal. For this, the maximum range of measurement errors in time determined by the acceleration sensor is divided into "2n" subbands (see Fig.6). After that, the array of reflection signals from the surface, received and stored in the processor’s memory, is sequentially multiplied by each phase-correcting signal by a function in which, to calculate the compensating phase, the error values of the sensors are accelerated sequentially in time to accelerate the corresponding subband.

После каждого умножения массива на каждую корректирующую функцию проводят быстрое преобразование Фурье, находят модуль сигнала и полученное РЛИ помещают в память процессора.After each multiplication of the array by each correction function, a fast Fourier transform is carried out, the signal module is found, and the obtained radar information is placed in the processor memory.

После проведения каждой из 2n компенсаций фазовых искажений первично накопленного массива сигналов, оценивают качество РЛИ по одному из выбранных критериев: величине разрешения, динамическому диапазону или контрастности. Выбор критерия определяется условиями применения РЛС и постановкой задачи.After each of the 2n phase distortion compensations of the initially accumulated signal array, the quality of the radar image is evaluated according to one of the selected criteria: resolution, dynamic range, or contrast. The selection of the criterion is determined by the conditions of use of the radar and the statement of the problem.

По результатам 2n итераций на основе полученных значений выбранного критерия определяют и выдают на экран индикатора массив РЛИ, соответствующий наилучшему значению критерия, при этом изменения фазы скомпенсированы до заданной допустимой величины.Based on the results of 2n iterations, based on the obtained values of the selected criterion, an array of radar images corresponding to the best criterion value is determined and displayed on the indicator screen, while phase changes are compensated to a predetermined allowable value.

Предложенный способ компенсации фазовых набегов сигнала в БРЛС с СА определяет следующий алгоритм работы аппаратуры на интервале синтезирования:The proposed method of compensating for phase incursions of a signal in a radar from a satellite determines the following algorithm for the operation of the equipment in the synthesis interval:

1. При движении летательного аппарата с БРЛС в режиме излучения и приема проводят набор массива принятых сигналов отражений от поверхности и запоминают его.1. When moving an aircraft with radar in the radiation and reception mode, a set of received signals of reflections from the surface is set and stored.

2. Измеряют параметры движения фазового центра антенны, составляющих скорости Vx; Vy; Vz и линейных ускорений ax; ay; az в нормальной системе координат X, Y, Z, например, посредством инерциальной навигационной системы (ИНС) и датчиками измерения линейных ускорений, и их величины во времени запоминают.2. Measure the motion parameters of the phase center of the antenna, components of the velocity V x ; V y ; V z and linear accelerations a x ; a y ; a z in the normal coordinate system X, Y, Z, for example, by means of an inertial navigation system (ANN) and sensors for measuring linear accelerations, and their values are stored in time.

3. По измеренным параметрам движения фазового центра антенны Vx; Vy; Vz и ax; ay; az вычисляют фазовые коэффициенты опорной функции:3. According to the measured parameters of the motion of the phase center of the antenna V x ; V y ; V z and a x ; a y ; a z calculate the phase coefficients of the support function:

Figure 00000018
Figure 00000018

4. Проводят предварительное (первый этап) умножение массива сигналов на комплексно сопряженную с сигналом опорную функцию, при этом результат умножения сигналов на опорную функцию закладывают в память и над массивом сигналов проводят операцию быстрого преобразования Фурье.4. A preliminary (first stage) multiplication of the signal array by the support function complexly conjugated with the signal is carried out, while the result of the multiplication of the signals by the support function is stored in the memory and the fast Fourier transform operation is performed on the signal array.

Figure 00000019
Figure 00000019

5. По результатам преобразования Фурье проводят отбор наиболее контрастных элементов в каждом элементе дальности. Для каждого сигнала в каждом элементе дальности находят максимальное значение амплитуды сигнала Umax и вычисляют контрастность:5. According to the results of the Fourier transform, the most contrasting elements in each element of the range are selected. For each signal in each element of range find the maximum value of the amplitude of the signal U max and calculate the contrast:

Figure 00000020
Figure 00000020

где Umax - максимальное значение амплитуды сигнала точечного объекта,where U max - the maximum value of the amplitude of the signal of a point object,

Ucp - среднее значение сигнала в соседних элементах соответственно.U cp is the average signal value in neighboring elements, respectively.

Если С≥А, то объект является контрастнымIf C≥A, then the object is a contrast

где: А - принятое значение контрастности.where: A is the accepted value of contrast.

6. Из всего массива сигналов путем сравнительных оценок выявляют элемент дальности nd и элемент азимута l, в котором сигнал имеет максимальную контрастность "Сmax" (Cmaxn+1≥Cmaxn).6. From the entire array of signals, by means of comparative estimates, the range element n d and the azimuth element l, in which the signal has a maximum contrast of "C max " (C maxn + 1 ≥C maxn ), are revealed .

7. По ускорениям, измеренным каждым из трех датчиков, определяют максимальное значение ошибок ускорения во времени по формуле:7. According to the accelerations measured by each of the three sensors, determine the maximum value of the acceleration errors in time according to the formula:

Figure 00000021
Figure 00000021

где ξ - коэффициент, определяющий значение ошибки измерения ускорения датчиком.where ξ is the coefficient that determines the value of the error in measuring acceleration by the sensor.

8. Исходя из требуемого разрешения, при допустимом изменении фазы Δφдоп на интервале синтезирования определяют допустимую величину ошибки по ускорению:8. Based on the required resolution, with an allowable change in the phase Δφ add on the synthesis interval, determine the allowable error value for acceleration:

Figure 00000022
Figure 00000022

9. Определяют максимальное количество корректирующих функций по допустимому некомпенсированному значению ускорения по осям X, Y, Z для их использования в режиме компенсации:9. The maximum number of correction functions is determined by the permissible uncompensated acceleration value along the X, Y, Z axes for their use in the compensation mode:

Figure 00000023
Figure 00000023

Процедуру проделывают для каждого из датчиков по осям OX, OY, OZ.The procedure is performed for each of the sensors along the axes OX, OY, OZ.

10. На интервале синтезирования на основе записи величины ускорения по осям OX, OY, OZ вычисляют значения ошибок ускорения во времени по соответствующим осям для каждой корректирующей функции:10. On the synthesis interval, based on the recording of the acceleration values along the OX, OY, OZ axes, the values of the acceleration errors in time along the corresponding axes for each correction function are calculated:

Figure 00000024
Figure 00000024

где

Figure 00000025
Where
Figure 00000025

11. Вычисляют значения ошибок составляющих ускорений для каждой корректирующей функции, измеренные каждым из датчиков, на направление на объект (радиальное направление).11. Calculate the error values of the component accelerations for each corrective function, measured by each of the sensors, in the direction to the object (radial direction).

Figure 00000026
Figure 00000026

Figure 00000027
Figure 00000027

Figure 00000028
Figure 00000028

12. Вычисляют массивы значений корректирующих функций hnx;y;z во времени (по осям OX, OY, OZ):12. Arrays of values of the correction functions h nx; y; z in time (along the axes OX, OY, OZ) are calculated:

Figure 00000029
Figure 00000029

где, Δφx,y,z(t) - значения фазового набега за счет ошибок ускорений, измеренных датчиками. Значения массивов корректирующих функций по осям OX, OY, OZ во времени закладывают в память.where, Δφ x, y, z (t) are the values of the phase incursion due to acceleration errors measured by the sensors. Values of arrays of correction functions along the axes OX, OY, OZ in time are stored in memory.

13. Массив сигналов, отраженных от поверхности, умноженных на опорную функцию в элементе дальности nd, где был определен сигнал с максимальной контрастностью, заложенный в памяти, умножают на комплексно-сопряженную с сигналом корректирующую функцию hnx.13. The array of signals reflected from the surface, multiplied by the reference function in the range element n d , where the signal with the maximum contrast in the memory was determined, is multiplied by the complex correction function h nx conjugated to the signal.

При этом последовательно для всех 2n корректирующих функций по координате "X" находят:In this case, successively for all 2n correction functions along the coordinate "X" find:

а)

Figure 00000030
гдеbut)
Figure 00000030
Where

Um - амплитуда сигнала массива после умножения на опорную функцию;U m - the amplitude of the array signal after multiplying by the reference function;

m - номер отсчета сигнала отражений и величины ускорения на интервале синтезирования;m is the reference number of the reflection signal and the acceleration value in the synthesis interval;

ψ{t) - значения некомпенсированного фазового набега за счет ошибок измерения ускорения датчиком.ψ {t) - values of uncompensated phase incursion due to errors in the measurement of acceleration by the sensor.

Каждый раз после умножения на значения одной из 2n корректирующих функций проводят быстрое преобразование Фурье (БПФ) и его результат заносят в память, при этом результат умножения сигналов на фазовые коэффициенты корректирующей функции также закладывают в память. После умножения на все 2n корректирующие функции hnx (при воздействии ускорений по оси "Х") и проведения БПФ, по критерию оценки качества РЛИ (например, по максимальной контрастности) скомпенсированный по фазовым искажениям (за счет ошибок ускорения по оси "Х") массив сигналов в элементе дальности "nd" запоминают.Each time, after multiplying by the values of one of the 2n correction functions, a fast Fourier transform (FFT) is performed and its result is stored in the memory, while the result of multiplying the signals by the phase coefficients of the correction function is also stored. After multiplying by all 2n the correcting functions h nx (under the influence of accelerations along the "X" axis) and performing an FFT, compensated by phase distortion (for example, by maximum contrast) according to the criterion for assessing the quality of radar images (due to acceleration errors along the "X" axis) an array of signals in the range element "n d " is stored.

б) Заложенный в память массив сигналов в элементе дальности nd, скорректированный функцией "hnx", умножают на корректирующие функции координаты "Y" "hny" с вышеизложенным процессом обработки.b) The array of signals stored in the memory in the range element n d , corrected by the function "h nx ", multiplied by the correcting functions, the coordinates "Y""h ny " with the above processing process.

в) Аналогично проводят обработку с умножением на корректирующую функцию координаты "Z" "hnz".c) Similarly, the processing is carried out with multiplication by the correction function of the coordinate "Z""h nz ".

Таким образом, массив сигналов РЛИ, определенный в элементе дальности по критерию максимальной контрастности "Сmax" при последнем умножении, является скомпенсированным по ускорению с допустимой ошибкой "dar доп" для заданного критерия качества РЛИ (например, контрастность, разрешение, динамический диапазон).Thus, the radar signal array determined in the range element by the criterion of maximum contrast “C max ” at the last multiplication is compensated for by acceleration with a valid error “da r extra ” for a given radar quality criterion (for example, contrast, resolution, dynamic range) .

А найденные по критерию качества радиолокационной информации корректирующие функции hnx, hny, hnz учитывают реальные ошибки измерения линейных ускорений датчиками (с заданным допуском) и могут быть использованы для коррекции массива сигналов во всех элементах дальности.And the correction functions h nx , h ny , h nz found by the quality criterion of radar information take into account real errors in measuring linear accelerations by sensors (with a given tolerance) and can be used to correct an array of signals in all range elements.

Ниже приводится бортовая радиолокационная система, в которой реализован приведенный способ компенсации, решающий задачу получения высокого (заданного) разрешения по азимуту в режиме синтезированной апертуры антенны при использовании датчиков измерения ускорений.The following is an airborne radar system that implements the above compensation method that solves the problem of obtaining high (preset) azimuth resolution in the synthesized aperture of the antenna mode using acceleration measurement sensors.

1) На фиг.1 приведена блок-схема прототипа.1) Figure 1 shows a block diagram of a prototype.

2) На фиг.2 представлена блок-схема предложенной БРЛС. В предлагаемую БРЛС входят:2) Figure 2 presents a block diagram of the proposed radar. The proposed radar includes:

- антенна - 1;- antenna - 1;

- циркулятор - 2;- circulator - 2;

- передатчик - 3;- transmitter - 3;

- задающий генератор - 4;- master oscillator - 4;

- синтезатор частот - синхронизатор - 5;- frequency synthesizer - synchronizer - 5;

- приемник - 6, состоящий из поз.7-12 (см.фиг.3);- receiver - 6, consisting of pos. 7-12 (see figure 3);

- процессор сигналов - 13, состоящий из поз.14-28 и 30-53 (см. фиг.4);- signal processor - 13, consisting of pos. 14-28 and 30-53 (see figure 4);

- индикатор - 29;- indicator - 29;

- процессор данных - 54, состоящий из поз.61-104 (см.фиг.5);- data processor - 54, consisting of pos.61-104 (see figure 5);

- датчик линейных ускорений по оси "OX" - 55;- linear acceleration sensor along the axis "OX" - 55;

- аналого-цифровой преобразователь - 56;- analog-to-digital converter - 56;

- датчик линейных ускорений по оси "OY" - 57;- linear acceleration sensor along the axis "OY" - 57;

- аналого-цифровой преобразователь - 58;- analog-to-digital converter - 58;

- аналого-цифровой преобразователь - 59;- analog-to-digital converter - 59;

- датчик линейных ускорений по оси "OZ" - 60;- linear acceleration sensor along the axis "OZ" - 60;

- инерциально -навигационная система - 69.- inertial navigation system - 69.

3) На фиг.3 приведена развернутая структурная схема приемника БРЛС:3) Figure 3 shows the detailed structural diagram of the radar receiver:

- приемник - 6;- receiver - 6;

- СВЧ приемник - 7;- microwave receiver - 7;

- УПЧ - 8;- UPCH - 8;

- фазовый детектор - 9;- phase detector - 9;

- фазовый детектор 10;- phase detector 10;

- АЦП - 11;- ADC - 11;

- АЦП - 12.- ADC - 12.

4) На фиг.4 представлена развернутая структурная схема, поясняющая работу процессора сигналов 13 в режиме синтезирования:4) Figure 4 presents a detailed block diagram explaining the operation of the signal processor 13 in the synthesis mode:

- устройство памяти - 14;- memory device - 14;

- устройство памяти - 15;- memory device - 15;

- коммутатор - 16;- switch - 16;

- коммутатор - 17;- switch - 17;

- умножитель - 18;- the multiplier is 18;

- умножитель - 19;- the multiplier is 19;

- умножитель - 20;- the multiplier is 20;

- умножитель - 21;- the multiplier is 21;

- устройство разности - 22;- difference device - 22;

- устройство суммы - 23;- the device of the amount - 23;

- устройство памяти - 24;- memory device - 24;

- устройство памяти - 25;- memory device - 25;

- процессор БПФ - 26;- FFT processor - 26;

- устройство модуля - 27;- device module - 27;

- коммутатор - 28;- switch - 28;

- индикатор - 29;- indicator - 29;

- коммутатор - 30;- switch - 30;

- устройство памяти - 31;- memory device - 31;

- вычислитель - 32;- computer - 32;

- пороговое устройство - 33;- threshold device - 33;

- устройство памяти - 34;- memory device - 34;

- устройство памяти - 35;- memory device - 35;

- вычислитель - 36;- calculator - 36;

- устройство оценки параметров - 37;- device for evaluating the parameters - 37;

- коммутатор - 38,- switch - 38,

- коммутатор - 39;- switch - 39;

- устройство управления - 40;- control device - 40;

- устройство управления - 41,- control device - 41,

- устройство формирования - 42,- formation device - 42,

- устройство памяти - 43;- memory device - 43;

- устройство памяти - 44;- memory device - 44;

- устройство памяти - 45;- memory device - 45;

- устройство памяти - 47;- memory device - 47;

- устройство памяти - 48;- memory device - 48;

- устройство памяти - 49,- memory device - 49,

- устройство памяти - 50;- memory device - 50;

- устройство управления - 51;- control device - 51;

- устройство управления - 52;- control device - 52;

- устройство управления адреса - 53;- address management device - 53;

- вычислитель адреса точечной цели- point target address calculator

и номера корректирующей функции - 106, его образуют элементы 30-37, 40-42.and the numbers of the correcting function are 106, it is formed by elements 30-37, 40-42.

5) На фиг.5 представлена развернутая структурная схема, поясняющая работу процессора данных в режиме синтезирования:5) Figure 5 presents a detailed block diagram explaining the operation of the data processor in the synthesis mode:

- процессор данных - 54, включает в себя:- data processor - 54, includes:

- устройство памяти - 61;- memory device - 61;

- вычислитель - 62;- computer - 62;

- вычислитель - 63;- computer - 63;

- устройство памяти - 64;- memory device - 64;

- умножитель - 65;- the multiplier is 65;

- вычислитель данных и управления - 66;- computer data and management - 66;

- вычислитель радиального ускорения - 67;- calculator of radial acceleration - 67;

- вычислитель радиальной скорости - 68;- calculator of radial speed - 68;

- инерциальная навигационная система - 69;- inertial navigation system - 69;

- устройство памяти - 70;- memory device - 70;

- вычислитель - 71;- calculator - 71;

- вычислитель - 72;- computer - 72;

- устройство памяти - 73;- memory device - 73;

- умножитель - 74;- the multiplier is 74;

- устройство памяти - 75;- memory device - 75;

- вычислитель - 76;- calculator - 76;

- вычислитель - 77;- computer - 77;

- устройство памяти - 78,- memory device - 78,

- умножитель - 79;- the multiplier is 79;

- умножитель - 80;- the multiplier is 80;

- умножитель - 81;- the multiplier is 81;

- умножитель - 82;- the multiplier is 82;

- умножитель - 83;- the multiplier is 83;

- умножитель - 84;- the multiplier is 84;

- умножитель - 85;- the multiplier is 85;

- умножитель - 86;- the multiplier is 86;

- сумматор - 87;- adder - 87;

- умножитель - 88;- the multiplier is 88;

- устройство sin - 89;- device sin - 89;

- устройство cos - 90;- cos device - 90;

- устройство sin - 91;- device sin - 91;

- устройство cos - 92;- cos device - 92;

- устройство sin - 93;- device sin - 93;

- устройство cos - 94;- cos device - 94;

- устройство sin - 95;- device sin - 95;

- устройство cos - 96;- cos device - 96;

- устройство памяти - 97;- memory device - 97;

- устройство памяти - 98;- memory device - 98;

- устройство памяти - 99;- memory device - 99;

- устройство памяти - 100;- memory device - 100;

- устройство памяти - 101;- memory device - 101;

- устройство памяти - 102;- memory device - 102;

- устройство памяти - 103;- memory device - 103;

- устройство памяти - 104;- memory device - 104;

- вычислитель корректирующих функций - 105, его образуют элементы 61-82, 84-86, 89-94, 97-102.- calculator of corrective functions - 105, it is formed by elements 61-82, 84-86, 89-94, 97-102.

6) На фиг.6 в качестве примера приведена графическая зависимость ошибок измерения ускорения датчиком во времени на интервале синтезирования.6) Figure 6 shows, as an example, a graphical dependence of the acceleration measurement errors of the sensor in time over the synthesis interval.

Бортовая радиолокационная система с синтезированной апертурой антенны для летательных аппаратов состоит из антенны 1, циркулятора 2, передатчика 3, приемника 6, задающего генератора 4, синтезатора частот-синхронизатора 5, процессора данных 46, процессора сигналов 13, индикатора 32, инерциально-навигационной системы 61, трех датчиков измерения линейных ускорений 55, 57, 60 с аналого-цифровыми преобразователями 56, 58, 59. При этом для передачи излучающего импульса в антенну 1 выход передатчика 3 через циркулятор 2 соединен с входом антенны 1, для передачи принятого антенной 1 отраженного сигнала выход антенны 1 через циркулятор 2 соединен с первым входом приемника, для формирования излучающего СВЧ сигнала несущей частоты "f" первый вход передатчика соединен с первым выходом синтезатора частот-синхронизатора 5, для запуска передатчика 3 его второй вход соединен с вторым выходом синтезатора частот-синхронизатора 5 по сигналу частоты повторения импульсов Fп.The onboard radar system with a synthesized antenna aperture for aircraft consists of an antenna 1, a circulator 2, a transmitter 3, a receiver 6, a master oscillator 4, a frequency synchronizer synthesizer 5, a data processor 46, a signal processor 13, an indicator 32, an inertial navigation system 61 , three sensors for measuring linear accelerations 55, 57, 60 with analog-to-digital converters 56, 58, 59. In this case, for transmitting a radiating pulse to antenna 1, the output of transmitter 3 through a circulator 2 is connected to the input of antenna 1, for transmission the reflected signal received by the antenna 1, the output of the antenna 1 through the circulator 2 is connected to the first input of the receiver, to form a radiating microwave signal of the carrier frequency "f", the first input of the transmitter is connected to the first output of the synthesizer frequency synchronizer 5, to start the transmitter 3, its second input is connected to the second the output of the synthesizer frequency synchronizer 5 by the signal of the pulse repetition frequency F p .

Работу БРЛС в когерентном режиме обеспечивает задающий генератор 4, частота которого "fг" является базовой и используется в синтезаторе для формирования сигнала излучения "f", а также гетеродинного и других сигналов, синхронизирующих работу блоков и процессоров. Все высокочастотные сигналы формируются в синтезаторе частот-синхронизаторе 5 путем умножения частоты задающего генератора, а низкочастотные синхронизирующие сигналы путем деления частоты "fг". Для формирования в приемнике 6 промежуточной частоты принимаемого сигнала "fпр" третий выход синтезатора частот-синхронизатора 5 по сигналу гетеродинной частоты fc соединен со вторым входом приемника 6.The operation of the radar in coherent mode provides the master oscillator 4, the frequency of which "f g " is the base and is used in the synthesizer to generate the radiation signal "f", as well as the local oscillator and other signals that synchronize the operation of units and processors. All high-frequency signals are generated in the frequency-synchronizer synthesizer 5 by multiplying the frequency of the master oscillator, and low-frequency synchronizing signals by dividing the frequency "f g ". To form the intermediate frequency of the received signal "f pr " in the receiver 6, the third output of the frequency synchronizer synthesizer 5 is connected to the second input of the receiver 6 by the heterodyne frequency signal f c .

Для формирования частоты приемного сигнала в диапазоне доплеровских частот "fд" четвертый выход синтезатора частот-синхронизатора 5 по сигналу промежуточной частоты "fпр" соединен с третьим входом приемника 6.To generate the frequency of the receiving signal in the range of Doppler frequencies "f d " the fourth output of the synthesizer frequency synchronizer 5 by the intermediate frequency signal "f CR " is connected to the third input of the receiver 6.

Для формирования частоты дискретизации аналого-цифрового преобразователя (АЦП) в приемнике 6 пятый выход синтезатора частот-синхронизатора по сигналу опорной частоты "fca" соединен с четвертым входом приемника 6.To generate the sampling frequency of an analog-to-digital converter (ADC) in receiver 6, the fifth output of the frequency-synchronizer synthesizer is connected to the fourth input of receiver 6 by the reference frequency signal "f ca ".

Для обработки радиолокационной информации, выход приемника 6 соединен с первым входом цифрового процессора сигналов 13. (Для передачи сигналов из приемника 6 в цифровой процессор сигналов 13 применяется 2×16 разрядная линия). Для синхронизации работы процессора сигналов 13 шестой выход синтезатора частот-синхронизатора 5 по сигналу тактовой частоты fсп соединен со вторым входом цифрового процессора сигналов 13. Для синхронизации работы процессора данных 54 седьмой выход синтезатора частот-синхронизатора 5 по сигналу fnd соединен с первым входом цифрового процессора данных 54.To process the radar information, the output of the receiver 6 is connected to the first input of the digital signal processor 13. (A 2 × 16 bit line is used to transmit signals from the receiver 6 to the digital signal processor 13). To synchronize the operation of the signal processor 13, the sixth output of the frequency synchronizer synthesizer 5 by the signal of the clock frequency f cn is connected to the second input of the digital signal processor 13. To synchronize the operation of the data processor 54, the seventh output of the synthesizer of the frequency synchronizer 5 by the signal f nd is connected to the first input of the digital data processor 54.

Для управления режимами работы и выдачи исходных параметров, первый выход цифрового процессора данных 54 соединен с третьим входом цифрового процессора сигналов 13. (Для передачи сигналов из цифрового процессора данных 54 в цифровой процессор сигналов 13 применяется стандартный магистральный параллельный интерфейс (МПИ) ГОСТ 26765.51-86).To control the operating modes and output the initial parameters, the first output of the digital data processor 54 is connected to the third input of the digital signal processor 13. (To transfer signals from the digital data processor 54 to the digital signal processor 13, the standard main parallel interface (MPI) GOST 26765.51-86 )

Для управления режимами работы синтезатора частот синхронизатора 5 его второй вход соединен со вторым выходом процессора данных 54. Для выдачи обработанной радиолокационной информации выход цифрового процессора сигналов 13 соединен со входом индикатора 13.To control the operating modes of the frequency synthesizer of the synchronizer 5, its second input is connected to the second output of the data processor 54. To output the processed radar information, the output of the digital signal processor 13 is connected to the input of the indicator 13.

Для вычисления опорной функции относительно фазового центра антенны для компенсации фазовых изменений сигнала пятый вход процессора данных 54 по сигналам составляющих скорости носителя Vx, Vy, Vz соединен с инерциальной навигационной системой 69. В БРЛС введены три датчика измерения ускорений с аналого-цифровыми преобразователями, размещенными на платформе антенны 1 вблизи ее фазового центра по осям OX, OY и OZ для вычисления фазовых коэффициентов опорной и корректирующей функций. При этом первый, второй и третий выходы первого, второго и третьего датчиков измерения ускорений через аналого-цифровые преобразователи соединены соответственно с третьим, четвертым и пятым входами процессора данных 54 (линии а, в, с на фиг.2).To calculate the reference function relative to the antenna phase center to compensate for phase changes in the signal, the fifth input of the data processor 54 is connected to the inertial navigation system 69 by the signals of the carrier velocity components V x , V y , V z. Three acceleration sensors with analog-to-digital converters are introduced into the radar located on the platform of the antenna 1 near its phase center along the axes OX, OY and OZ to calculate the phase coefficients of the reference and correction functions. In this case, the first, second and third outputs of the first, second and third acceleration measurement sensors via analog-to-digital converters are connected respectively to the third, fourth and fifth inputs of the data processor 54 (lines a, b, c in figure 2).

Для работы аналого-цифровых преобразователей 56, 58, 59 датчиков ускорений 55, 57 и 60 на второй вход каждого АЦП поступает по линии "d" (фиг.2) сигнал частоты дискретизации "fd" из синтезатора частот-синхронизатора 5.For the operation of analog-to-digital converters 56, 58, 59 of acceleration sensors 55, 57, and 60, the second input of each ADC receives the sampling frequency signal “f d ” from the frequency-synchronizer synthesizer 5 along the “d” line (Fig. 2).

С целью существенного уменьшения влияния ошибок датчиков измерения линейных ускорений в процессор сигналов 13 введен вычислитель 106 выбора точечной цели и номера корректирующей функции, а в процессор данных введен вычислитель 105 корректирующих функций, при этом выход вычислителя корректирующих функций процессора данных 54 соединен с третьим входом процессора сигналов 13 (по МПИ ГОСТ 26765.51).In order to significantly reduce the influence of errors of linear acceleration measurement sensors, a signal target calculator 106 and a correction function number are introduced into the signal processor 13, and a correction function calculator 105 is introduced into the data processor, while the output of the correction function calculator of the data processor 54 is connected to the third input of the signal processor 13 (according to MPI GOST 26765.51).

Бортовая радиолокационная система работает следующим образом.The airborne radar system operates as follows.

В процессе движения носителя антенны 1 передатчик 3 усиливает и осуществляет модуляцию высокочастотного сигнала "f", поступающего из синтезатора частот-синхронизатора 5, и формирует импульсы, имеющие заданную длительность τи и период повторения Тп, определяемые однозначной дальностью. Сформированные в передатчике 3 СВЧ импульсы через циркулятор 2 передаются в антенну 1.In the process of moving the carrier of the antenna 1, the transmitter 3 amplifies and modulates the high-frequency signal "f" coming from the synthesizer of the frequency synchronizer 5, and generates pulses having a given duration τ and a repetition period T p defined by a unique range. The microwave pulses generated in the transmitter 3 are transmitted through the circulator 2 to the antenna 1.

Антенной 1 эти импульсы излучаются в пространство и распространяются в направлении выбранной области.Antenna 1, these pulses are radiated into space and propagate in the direction of the selected area.

Когерентность сигнала определяется задающим высокостабильным по частоте задающим генератором 4. Высокочастотный сигнал f и синхронизирующие импульсы формируются синтезатором частоты-синхронизатором 5, разработанным известными методами проектирования и изготовленным с использованием известной элементной базы.The coherence of the signal is determined by the master oscillator, highly stable in frequency 4. The high-frequency signal f and the synchronizing pulses are generated by the frequency synthesizer-synchronizer 5, developed by well-known design methods and manufactured using a well-known element base.

От задающего генератора 4 входная частота "fг" поступает в синтезатор частот-синхронизатор 5, умножается до более высокой частоты и используется в качестве несущей частоты радиолокационного сигнала, излучаемого антенной, а также гетеродинного и синхронизирующих сигналов. Кроме того, путем деления частоты fг формируются синхронизирующие и запускающие импульсы. В процессе движения носителя отраженные от поверхности объектов сигналы принимаются антенной и через циркулятор 2 поступают в приемник 6. В СВЧ приемнике 7 (см. фиг.3) этот сигнал в смесителе приемника смешивается с сигналом синтезатора частот-синхронизатора 5 "fc", в результате чего образуется сигнал промежуточной частоты "fпр". Сигнал промежуточной частоты в усилителе промежуточной частоты УПЧ 8 усиливается и поступает на синхронные детекторы 9 и 10, на которые от синтезатора поступает сигнал с частотой, равной промежуточной частоте fпр. Причем на один из фазовых детекторов сигнал синтезатора fпр поступает со сдвигом на π/2.From the master oscillator 4, the input frequency "f g " enters the frequency synthesizer-synchronizer 5, is multiplied to a higher frequency and is used as the carrier frequency of the radar signal emitted by the antenna, as well as the local oscillator and clock signals. In addition, by dividing the frequency f g , synchronizing and triggering pulses are formed. During the movement of the carrier, the signals reflected from the surface of the objects are received by the antenna and fed through the circulator 2 to the receiver 6. In the microwave receiver 7 (see Fig. 3), this signal in the receiver mixer is mixed with the signal of the frequency-synchronizer synthesizer 5 "f c ", resulting in the formation of an intermediate frequency signal "f CR ". The intermediate frequency signal in the intermediate frequency amplifier UPCH 8 is amplified and fed to synchronous detectors 9 and 10, which receive a signal from the synthesizer with a frequency equal to the intermediate frequency f pr Moreover, to one of the phase detectors, the synthesizer signal f pr enters with a shift by π / 2.

За счет движения антенны 1 на выходах фазовых детекторов образуются синфазный "I" и квадратурный "Q" сигналы доплеровской частоты. Далее оба сигнала "I" и "Q" с помощью аналого-цифрового преобразователя 11 и 12, тактируемого с помощью синхросигнала "fca", из синтезатора частот-синхронизатора 5, накапливаются в памяти 14 и 15 для каждого элемента дальности и каждого периода повторения.Due to the movement of the antenna 1, in-phase "I" and quadrature "Q" Doppler frequency signals are generated at the outputs of the phase detectors. Further, both signals "I" and "Q" using the analog-to-digital Converter 11 and 12, clocked using the clock signal "f ca ", from the synthesizer frequency synchronizer 5, are accumulated in the memory 14 and 15 for each element of the range and each repetition period .

В предлагаемой БРЛС компенсация фазовых набегов сигналов производится двумя этапами (см. фиг.5). На первом этапе с помощью опорной функции компенсируются максимальные набеги фазы сигналов, связанные с наличием ускорения.In the proposed radar, the compensation of phase incursions of signals is carried out in two stages (see figure 5). At the first stage, using the reference function, the maximum phase incursions of the signals associated with the presence of acceleration are compensated.

На втором этапе с помощью корректирующей функции компенсируются фазовые набеги, связанные с ошибками измерения датчиками линейного ускорения.At the second stage, using the correction function, phase incursions associated with measurement errors by linear acceleration sensors are compensated.

На первом этапе в процессоре данных 54 синхронизируемым сигналом "fпd" синтезатора частот-синхронизатора 5, формируются коэффициенты опорной функции, которая комплексно сопряжена с сигналом, отраженным от объекта в соответствии с формулой (1).At the first stage, in the data processor 54 with the synchronized signal "f pd " of the frequency-synchronizer synthesizer 5, the coefficients of the reference function are formed, which are complexly coupled to the signal reflected from the object in accordance with formula (1).

Для этого формируется линейный член изменения фазы "Δφл" опорной функции и ее квадратичный член "Δφкв" (см. формулу (1)).For this, a linear term of the phase change "Δφ l " of the support function and its quadratic term "Δφ q " are formed (see formula (1)).

Для формирования линейного члена из вычислителя 66 данных

Figure 00000031
и управления на один из входов умножителя 83 поступает коэффициент и его умножают на значение радиальной скорости Vr, поступающее на другой вход из вычислителя 68, где оно рассчитывается по формуле (2) для каждого элемента дальности "n" и "к"-го периода повторения на основе измеряемых инерциальной навигационной системой (ИНС) составляющих скорости Vx, Vy, Vz и поступающих из вычислителя 66 данных и управления углов αi и εi. На выходе умножителя 83 будет:To form a linear term from the calculator 66 data
Figure 00000031
and control one of the inputs of the multiplier 83 receives a coefficient and it is multiplied by the value of the radial velocity V r supplied to the other input from the calculator 68, where it is calculated by the formula (2) for each element of the range "n" and "to" of the period repetitions based on the measured components of the inertial navigation system (ANN) velocity components V x , V y , V z and coming from the computer 66 data and control angles α i and ε i . The output of the multiplier 83 will be:

Figure 00000032
где k - номер периода повторения "Тп"
Figure 00000032
where k is the number of the repetition period "T p "

Для формирования квадратичного члена из вычислителя 66 данных и управления на умножитель 88 поступает коэффициент

Figure 00000033
и умножается на значение аr, поступающее из вычислителя 67 радиального ускорения. Величина радиального ускорения "аr" вычисляется в вычислителе 67 по формуле (3). Значения углов "α" и "ε" для вычисления поступают из вычислителя 66 данных и управления.To form a quadratic term from the data calculator 66 and control, a coefficient is supplied to the multiplier 88
Figure 00000033
and multiplied by the value of a r coming from the radial acceleration calculator 67. The magnitude of the radial acceleration "a r " is calculated in the calculator 67 according to the formula (3). The values of the angles "α" and "ε" for calculation come from the computer 66 data and control.

Результатом умножения аr на коэффициент b является квадратичный член опорной функции

Figure 00000034
который поступает на сумматор 87, где суммируется с линейным членом для каждого элемента дальности "n" для каждого периода повторения Тп.С выхода сумматора 87 изменения фазы опорной функции
Figure 00000035
для каждого элемента дальности и каждого периода повторения "Тп" поступают в устройства sin и cos 95 и 96, которые вычисляют фазовые коэффициенты компенсации, затем они накапливаются в устройствах памяти 103, 104.The result of multiplying a r by a coefficient b is the quadratic term of the support function
Figure 00000034
which goes to the adder 87, where it is summed with a linear term for each element of the range "n" for each repetition period T p. With the output of the adder 87 changes the phase of the reference function
Figure 00000035
for each element of the range and each repetition period, "T p " are supplied to sin and cos 95 and 96 devices, which calculate phase compensation coefficients, then they are accumulated in memory devices 103, 104.

По мере вычисления фазовых коэффициентов их значения из устройств памяти 103, 104 поступают по линиям 1031 и 1041 в устройство памяти 49 и 50 процессора сигналов 13.As the phase coefficients are calculated, their values from the memory devices 103, 104 are sent along lines 103 1 and 104 1 to the memory device 49 and 50 of the signal processor 13.

Для второго этапа компенсации фазовых набегов в процессор данных вводится вычислитель 105 корректирующих функций hnx; hny и hnz (см. фиг.5). При этом первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой входы вычислителя соединены соответственно с первым, вторым, третьим, четвертым, пятым, шестым и седьмым выходами вычислителя данных и управления 66. Восьмой, девятый и десятый входы соединены соответственно с выходами АЦП 56, 58 и 59 датчиков линейных ускорений 55, 57 и 60. Выходы вычислителя корректирующих функций по линиям 971, 981, 991, 1001, 1011 и 1021 соединены с соответствующими входами процессора сигналов (см. фиг.4).For the second stage of compensation of phase incursions, a calculator 105 of correction functions h nx is introduced into the data processor; h ny and h nz (see FIG. 5). Moreover, the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh inputs of the calculator are connected respectively to the first, second, third, fourth, fifth, sixth and seventh outputs of the data and control computer 66. The eighth, ninth and tenth inputs are connected respectively to the outputs ADCs 56, 58 and 59 of linear acceleration sensors 55, 57 and 60. The outputs of the calculator of the correction functions along the lines 97 1 , 98 1 , 99 1 , 100 1 , 101 1 and 102 1 are connected to the corresponding inputs of the signal processor (see figure 4 )

В связи с тем, что связь между процессором данных 54 и процессором сигналов 13 осуществляется по стандартному интерфейсу, на фиг.2 и в формуле приведенные выше связи на фиг.4 и 5 показаны как выход 1.Due to the fact that the connection between the data processor 54 and the signal processor 13 is carried out via a standard interface, in FIG. 2 and in the formula the above connections in FIGS. 4 and 5 are shown as output 1.

Для второго этапа компенсации фазовых набегов, связанных с ошибками измерения ускорений, фазовые коэффициенты корректирующей функции рассчитываются на основе измерений датчиком линейных ускорений (ДЛУ). При этом формирование фазовых коэффициентов корректирующих функций hnx, hny и hnz (формулы 17, 18, 19) рассматривается на примере формирования функции hnx при измерении ускорений по оси "ОХ". Формирование по другим осям (OY и OZ) будет аналогичным.For the second stage of compensation of phase incursions associated with errors in measuring accelerations, the phase coefficients of the correction function are calculated based on measurements by a linear acceleration sensor (DLU). In this case, the formation of phase coefficients of the correction functions h nx , h ny and h nz (formulas 17, 18, 19) is considered by the example of the formation of the function h nx when measuring accelerations along the "OX" axis. Formation along other axes (OY and OZ) will be similar.

Измеренное ДЛУ значение ускорения через аналого-цифровой преобразователь (АЦП) поступает на умножитель 65 вычислителя корректирующих функций 105, на который из вычислителя 66 данных и управления поступает значение коэффициента "ξ", определяющее величину возможной максимальной ошибки датчика (см. фиг.5).The measured acceleration value of the accelerator via the analog-to-digital converter (ADC) is supplied to the multiplier 65 of the corrector of the correcting functions 105, to which the coefficient ξ value determines the value of the maximum sensor error (from FIG. 5).

В умножителе 65 определяются максимальные значения ошибок измерения ускорения датчиком во времени, соответствующем k-му периоду повторения на интервале времени синтезирования. Эти значения ошибок через память 64 поступают в вычислитель 63, который определяет максимальное количество корректирующих функций "2nmax". Для этого из вычислителя исходных данных и управления 66 в вычислитель 63 поступает величина допустимого значения ошибки "da доп", определяемого по формуле (11). В вычислителе 62 производится вычисление ошибок измерения ускорений "dax" для "2nmax" корректирующих функций по формуле (13) для каждого временного отсчета.In the multiplier 65, the maximum values of the errors of the acceleration measurement by the sensor in time corresponding to the kth repetition period in the synthesis time interval are determined. These error values through the memory 64 go to the calculator 63, which determines the maximum number of correction functions "2n max ". For this, from the source data calculator and control 66, the value 63 of the allowable error value "d a ext ", determined by the formula (11), is supplied to the calculator 63. In the calculator 62, the calculation of the acceleration measurement errors "d ax " for the "2n max " correction functions by the formula (13) for each time reference is performed.

Для этого из вычислителя данных и управления 66 для каждого временного отсчета в вычислитель 62 поступает величина "n", соответствующая количеству корректирующих функций n÷nmax и -n÷-nmax. Кроме того, из вычислителя 63 поступает значение "nmax", а из памяти 64 поступает значение ошибки измерения ускорения "da" для каждого временного отсчета. Полученные значения "2nmax" ошибок "dax" по оси ОХ в умножителе 80 пересчитываются на радиальное направление по формуле 14. Для этого в умножитель 80 из вычислителя 66 данных и управления поступает произведение косинусов углов азимута и места. Полученные значения ошибок "darx" для каждой корректирующей функции поступают в умножитель для вычисления фазовых поправок на интервале времени "k·Тп". Для этого в вычислитель 84 из вычислителя 66 данных и управления для каждого значения корректирующей функции "hnx" поступают значения коэффициентов (см. фиг.5). Из умножителя 84 значения фазовых поправок для "2nmax" значений корректирующих функций поступают в устройства sin и cos 89 и 90 соответственно для получения фазовых коэффициентов для двух квадратур сигналов.For this, from the data and control computer 66 for each time reference, the value “n”, corresponding to the number of correction functions n ÷ n max and -n ÷ -n max, is supplied to the calculator 62. In addition, the value "n max " is received from the calculator 63, and the value of the acceleration measurement error "d a " for each time reference is received from the memory 64. The obtained values of "2n max " errors "d ax " along the OX axis in the multiplier 80 are converted to the radial direction according to the formula 14. For this, the product of the cosines of the azimuth and elevation angles is input to the multiplier 80 from the data and control computer 66. The obtained error values "d arx " for each correction function are fed to the multiplier to calculate the phase corrections in the time interval "k · T p ". For this, the calculator 84 from the calculator 66 data and control for each value of the correction function "h nx " receives the values of the coefficients (see figure 5). From the multiplier 84, the phase correction values for "2n max " values of the correction functions are supplied to the sin and cos 89 and 90 devices, respectively, to obtain phase coefficients for two quadrature signals.

Далее сигналы поступают в устройства памяти 97 и 98. Из устройств памяти 97 и 98 процессора данных 54 фазовые коэффициенты корректирующих функций из вычислителя 105 корректирующих функций по линиям 971 и 981 поступают в устройства памяти 43 и 46 процессора сигналов 13.Next, the signals are transmitted to the memory devices 97 and 98. From the memory devices 97 and 98 of the data processor 54, the phase coefficients of the correction functions from the calculator 105 of the correction functions along lines 97 1 and 98 1 are sent to the memory devices 43 and 46 of the signal processor 13.

Канал формирования корректирующих функций "hny", состоящий из узлов 74,73, 72, 71, 70, 81, 85, 91, 92, 99 и 100 и канал "hnz", состоящий из узлов 79, 78, 77, 76, 75, 82, 86, 93, 94, 101 и 102 аналогичны каналу "hnx". При этом фазовые коэффициенты корректирующих функций "hny" и "hnz" по линиям 991, 1001 и 1011, 1021 из вычислителя 105 корректирующих функций поступают соответственно в устройства памяти 44, 47 и 45, 48 процессора сигналов 13.The channel for the formation of corrective functions "h ny ", consisting of nodes 74.73, 72, 71, 70, 81, 85, 91, 92, 99 and 100 and the channel "h nz ", consisting of nodes 79, 78, 77, 76 , 75, 82, 86, 93, 94, 101, and 102 are similar to the "h nx " channel. In this case, the phase coefficients of the correction functions "h ny " and "h nz " along lines 99 1 , 100 1 and 101 1 , 102 1 from the calculator 105 of the correction functions are received respectively in the memory device 44, 47 and 45, 48 of the signal processor 13.

На первом этапе компенсации, в режиме картографирования, по окончании набора массива РЛИ, поступающие из памяти (14 и 15) отсчеты сигнала каждого элемента дальности, каждого периода повторения через коммутаторы 16 и 17 (при отсутствии сигнала j) поступают в умножители 18, 19, 20, 21, где перемножаются с одноименными отсчетами каждого элемента дальности и периода повторения фазовых коэффициентов опорной функции, поступающих из устройств памяти 49 и 50 через коммутаторы 38 и 39 (при отсутствии сигнала j). Этим достигается начальная компенсация фазовых набегов, вызванных ускорениями носителя, которые измеряются датчиками ДЛУ 55, 57 и 60. После умножения сигналов с выходов устройств разности 22 и суммы 23 отсчеты сигналов двух квадратур поступают в устройства памяти 24 и 25 для каждого элемента дальности для каждого периода повторения. По окончании набора массива РЛИ отсчеты сигналов из устройств памяти 24, 25 поступают в процессор БПФ 26, где подвергаются гармоническому анализу по алгоритму быстрого преобразования Фурье.At the first stage of compensation, in the mapping mode, upon completion of the array of radar data, the signal samples from each range element, each repetition period, coming from the memory (14 and 15), through the switches 16 and 17 (in the absence of signal j) are sent to the multipliers 18, 19, 20, 21, where they are multiplied with the same samples of each element of the range and the period of repetition of the phase coefficients of the reference function coming from the memory devices 49 and 50 through the switches 38 and 39 (in the absence of signal j). This achieves the initial compensation of phase incursions caused by accelerations of the carrier, which are measured by DLU sensors 55, 57, and 60. After multiplying the signals from the outputs of the difference devices 22 and the sum 23, the samples of the signals of two quadratures arrive at the memory devices 24 and 25 for each range element for each period repetition. At the end of the array of radar images, the samples of the signals from the memory devices 24, 25 are fed to the FFT processor 26, where they are subjected to harmonic analysis using the fast Fourier transform algorithm.

Результатом преобразования сигналов из временной области в частотную являются частотные (азимутальные) отсчеты двух квадратур радиолокационной информации в каждом элементе дальности. Затем отсчеты двух квадратур поступают на узел 27, где из них формируется модуль. Для обеспечения режима компенсации на втором этапе в процессор сигналов 13 введен вычислитель 106 выбора точечной цели и определения номера корректирующей функции. При этом вход вычислителя 106 по сигналам отражений соединен с выходом узла модуля 27 процессора сигналов 13, а первый выход вычислителя по сигналу "j" соединен со входами коммутаторов 16, 17, 28, 38 и 39 процессора сигналов 13.The result of the conversion of signals from the time domain to the frequency domain is the frequency (azimuthal) samples of two quadratures of radar information in each element of the range. Then the readings of the two quadratures arrive at node 27, where a module is formed from them. To ensure the compensation mode at the second stage, a calculator 106 selects a point target and determines the number of the correction function in the signal processor 13. The input of the computer 106 by the reflection signals is connected to the output of the node of the module 27 of the signal processor 13, and the first output of the computer by the signal "j" is connected to the inputs of the switches 16, 17, 28, 38 and 39 of the signal processor 13.

Выходы устройства управления вычислителя 106 - по сигналам X°; Y°; Z°; X1, Y1; Z1; nx; ny; nz поступают на входы с соответствующими названиями в устройства управления 51, 52 и 53 процессора сигналов. Для выбора точечной цели отсчеты сигналов для каждого элемента дальности для каждого азимутального отсчета из узла 27 процессора сигналов 13 поступают через коммутатор 30 (при отсутствии сигнала j) в устройство памяти 31, затем сигналы из устройств памяти поступают на пороговое устройство 33.The outputs of the control device of the computer 106 - according to the signals X °; Y °; Z °; X 1 , Y 1 ; Z 1 ; n x ; n y ; n z enter the inputs with the corresponding names in the control device 51, 52 and 53 of the signal processor. To select a point target, the signal samples for each element of the range for each azimuthal sample from the node 27 of the signal processor 13 are transmitted through the switch 30 (in the absence of signal j) to the memory device 31, then the signals from the memory devices are sent to the threshold device 33.

В пороговом устройстве формируется порог для каждого элемента дальности в соответствии с формулой:In the threshold device, a threshold is formed for each element of the range in accordance with the formula:

Figure 00000036
где:
Figure 00000036
Where:

где:Where:

l - номер азимутального отсчета,l is the azimuthal reference number,

Lmax - максимальный номер азимутального отсчета,L max - the maximum number of the azimuthal reference,

Uфк1 - амплитуда 1-го азимутального отсчета.U fc1 - the amplitude of the 1st azimuthal reference.

После сравнения сигналов с порогом с выхода порогового устройства 33 сигналы, превышающие уровень порога более чем на N дБ, поступают в устройство памяти 35, а из него отсчеты сигналов последовательно поступают в устройство 37 оценки параметров ширины РЛИ по азимуту, где по количеству азимутальных отсчетов "m" определяется ширина сигнала по уровню 3 дБ от максимального значения (Umax). В этом устройстве величина ширины каждого последующего сигнала сравнивается с предыдущим и при mпослед.>mпредыд. записывается в память для дальнейшего сравнения, а предыдущий отсчет исключается из рассмотрения. При mпослед.>mпредыдущ. исключается последующий. После такой сравнительной оценки всех сигналов определяется сигнал с минимальной шириной "mmin" и фиксируется его номер по дальности "α", номер отсчета по азимуту "α" и он подается в устройство формирования сигналов переключения 42, где формируются сигналы переключения "j", номер адреса дальности "nd" и номер азимута "la".After comparing the signals with the threshold from the output of the threshold device 33, signals exceeding the threshold level by more than N dB are supplied to the memory device 35, and from it, the signal samples are sequentially fed to the device 37 for estimating the parameters of the radar width in azimuth, where according to the number of azimuthal samples " m "determines the signal width at a level of 3 dB from the maximum value (U max ). In this device, the width of each subsequent signal is compared with the previous one and with m last. > m previous recorded in memory for further comparison, and the previous count is excluded from consideration. With m after > m previous. subsequent is excluded. After such a comparative assessment of all signals, a signal with a minimum width of "m min " is determined and its range number "α" is fixed, the reference number in azimuth is "α", and it is fed to the switching signal generation device 42, where the switching signals "j" are generated, range address number "n d " and azimuth number "l a ".

Сигнал переключения "j" поступает на коммутаторы 16, 17, 28, 30, 38 и 39, номер дальности "nd" поступает в устройство управления адреса 40, а номер азимута "lа" поступает в вычислитель контрастности 32.The switching signal "j" is supplied to the switches 16, 17, 28, 30, 38 and 39, the range number "n d " is supplied to the address control device 40, and the azimuth number "l a " is supplied to the contrast calculator 32.

При поступлении сигнала "j" на коммутаторы 16 и 17 от умножителей 18, 19, 20 и 21 отключают устройства памяти 14 и 15 и подключают устройства памяти 24 и 25. При подаче сигнала "j" на коммутаторы 38 и 39 от умножителей 18, 19, 20 и 21 отключают устройства памяти 49 и 50 со значениями фазовых коэффициентов опорной функции и подключают устройства памяти 43, 44, 45, 46, 47 и 48 со значениями фазовых коэффициентов корректирующих функций.When the signal "j" arrives at the switches 16 and 17 from the multipliers 18, 19, 20 and 21, the memory devices 14 and 15 are disconnected and the memory devices 24 and 25 are connected. When the signal "j" is sent to the switches 38 and 39 from the multipliers 18, 19 , 20 and 21 turn off the memory devices 49 and 50 with the values of the phase coefficients of the reference function and connect the memory devices 43, 44, 45, 46, 47 and 48 with the values of the phase coefficients of the correction functions.

Из устройства управления адреса 40 в устройства памяти 24 и 25 подается номер адреса дальности "nd". При этом отсчеты массива сигналов в элементе дальности с номером "nd" для каждого периода повторения из памяти 24 и 25 через коммутаторы 16 и 17 поступают на умножители 18, 19, 20, 21, где перемножаются с фазовыми коэффициентами корректирующих функций, учитывающих ускорения по оси X, которые поступают из устройств памяти 43 и 46 для двух квадратур сигнала.From the address control device 40, a range address number "n d " is supplied to the memory devices 24 and 25. In this case, the samples of the signal array in the range element with the number "n d " for each repetition period from the memory 24 and 25 through the switches 16 and 17 are fed to the multipliers 18, 19, 20, 21, where they are multiplied with the phase coefficients of the correction functions that take into account accelerations in X-axis, which come from the memory devices 43 and 46 for two quadrature signal.

Для подключения устройств памяти 43 и 46 к умножителям в устройство 51 управления адреса по сигналу "j" из устройства управления 41 поступает сигнал "X°". Результат умножения в устройствах 18, 19, 20 и 21 с выходов устройств разности 22 и суммы 23 подается в устройства памяти 24, 25 и далее в процессор БПФ 26, где подвергается гармоническому анализу по алгоритму быстрого преобразования Фурье. Затем отсчеты двух квадратур поступают на узел 27, где из них формируется модуль.To connect the memory devices 43 and 46 to the multipliers, the address control device 51 receives a signal “X °” from the control device 41 by the signal “j”. The result of multiplication in devices 18, 19, 20, and 21 from the outputs of devices of difference 22 and sum 23 is fed to memory devices 24, 25 and then to the FFT processor 26, where it is subjected to harmonic analysis using the fast Fourier transform algorithm. Then the readings of the two quadratures arrive at node 27, where a module is formed from them.

Далее сигналы каждого азимутального отсчета в элементе дальности с номером "nd" поступают в вычислитель 106 для определения номера корректирующей функции. Через коммутатор 30, коммутируемый сигналом "j", сигналы РЛИ поступают в вычислитель 32, где в соответствии с формулой [5] вычисляется контрастность "С" для сигнала с азимутальным номером "lа". Далее значение контрастности "С" поступает в память 34.Next, the signals of each azimuthal reference in the range element with the number "n d " are fed to the calculator 106 to determine the number of the correction function. Through the switch 30, switched by the signal "j", the radar signals are transmitted to the computer 32, where in accordance with the formula [5], the contrast "C" is calculated for the signal with the azimuth number "l a ". Next, the contrast value "C" is received in the memory 34.

При этом цикл обработки массива сигналов повторяется 2nmaxx·k раз, что соответствует количеству корректирующих функций hx (по оси ОХ) и количеству периодов Тп. Далее из памяти 34 значения контрастности (для каждой корректирующей функции) поступают в вычислитель 36, где определяется номер nx корректирующей функции "hnx", соответствующий максимуму контрастности "Сmax" для азимутального отсчета "la", после чего номер "nх" корректирующей функции hnx поступает в устройство управления 41. Из устройства управления 41 сигнал "nх" поступает в устройство управления адреса 51, по сигналам которого в устройствах памяти 43 и 46 запоминаются коэффициенты корректирующей функции "hnx", обеспечившие наилучшую компенсацию фазовых изменений массива сигнала отражений в элементе дальности "nd", при которой реализуется максимальная контрастность "Cmax х".In this case, the signal array processing cycle is repeated 2n maxx · k times, which corresponds to the number of correction functions h x (along the OX axis) and the number of periods T p. Next, from the memory 34, the contrast values (for each correction function) are sent to the calculator 36, where it is determined the number n x of the correction function "h nx " corresponding to the maximum contrast "C max " for the azimuthal count "l a ", after which the number "n x " of the correction function h nx is supplied to the control unit 41. From the control unit 41, the signal "n x "enters the control device address 51, according to the signals of which the coefficients of the correction function "h nx " are stored in the memory devices 43 and 46, which provide the best compensation for phase changes in the array of reflection signals in the range element "n d " at which the maximum contrast "C max x " is realized.

Из устройства управления сигнал "nх" также поступает в узел управления адреса 40, с помощью которого в устройствах памяти 24, 25 фиксируется массив сигналов отражений в элементе дальности "nd", в котором за счет компенсации фазовых изменений сигнала с помощью корректирующей функции "hnx" получена максимальная контрастность "Сmax".From the control device, the signal "n x " also enters the address control node 40, with which an array of reflection signals is fixed in the memory devices 24, 25 in the range element "n d ", in which, by compensating for phase changes in the signal using the correction function " h nx "the maximum contrast" C max "is obtained.

При поступлении сигнала "nх" из вычислителя 36 в устройство управления 41, т.е. по окончании цикла умножений на корректирующие фазовые коэффициенты с параметрами ускорения по оси "ОХ", в устройстве управления 41 снимается сигнал "X°" и формируется сигнал "Y°", который поступает в устройство управления адреса 52, управляющий устройствами памяти 44, 47 по выдаче коэффициентов корректирующей функции с параметрами ускорений по оси "OY" в умножители 18, 19, 20, 21 в циклах ее умножения на массив сигналов отражений в элементе дальности "nd".Upon receipt of the signal "n x " from the transmitter 36 to the control device 41, i.e. at the end of the cycle of multiplications by correcting phase coefficients with acceleration parameters along the "OX" axis, the signal "X °" is taken out in the control unit 41 and the signal "Y °" is generated, which enters the address control device 52, which controls the memory devices 44, 47 by the output of the coefficients of the correction function with the acceleration parameters along the OY axis to the multipliers 18, 19, 20, 21 in the cycles of its multiplication by the array of reflection signals in the range element "n d ".

Задачей "nmax·k" циклов операций при использовании параметров ускорений по оси "OY" является нахождение корректирующей функции "hny", (аналогично нахождению "hnx"), при умножении на которую массива сигналов отражений обеспечивается наилучшая компенсация фазовых набегов сигнала, дающая максимальную контрастность Сmaxy для азимутального отсчета "lа".The task of "n max · k" cycles of operations when using the acceleration parameters along the "OY" axis is to find the correction function "h ny ", (similar to finding "h nx "), when multiplied by which array of reflection signals provides the best compensation for phase incursions of the signal, giving maximum contrast With maxy for the azimuth reference "l a ".

При этом обработке подвергается массив сигналов в элементе дальности "nd", уже прошедший обработку по корректирующей функции "hnx" с номером "nх". Процедура обработки аналогична, как и по сигналу "X°".In this processing, the array of signals in the range element “n d ”, which has already been processed by the correction function “h nx ” with the number “n x ”, is subjected. The processing procedure is the same as for the signal "X °".

По окончании цикла обработки по сигналу "Y°", в результате которого в вычислителе 36 при нахождении максимальной контрастности "Сmax" определяется номер корректирующей функции "hny", в устройстве управления 41 по сигналу номера nу снимается сигнал "Y°" и формируется сигнал "Z°", который поступает в устройство управления адреса 53 и формирует сигналы управления устройствами памяти 45 и 48 по передаче фазовых коэффициентов корректирующих функций "hnz" в умножители 18, 19, 20 и 21 в циклах умножения на массив сигналов отражений. В качестве массива сигналов отражений для обработки также принимается массив сигналов в устройства памяти 24 25 в элементе дальности "nd", уже прошедший обработку по сигналам "X°" и "Y°". Операция обработки массива сигналов по нахождению корректирующей функции по сигналу "Z°" аналогична операции обработки по сигналам "X°" и "Y°". В результате трех циклов операций по сигналам "X°", "Y°" и "Z°" определяются и запоминаются в устройствах памяти 43, 44, 45, 46, 47, 48 фазовые коэффициенты трех корректирующих функций "hnx", "hny" и "hnz", при применении которых в качестве функций компенсации набегов фазы массива сигналов обеспечивается получение максимальной контрастности Сmax сигнала.At the end of the processing cycle by the signal "Y °", as a result of which, when calculating the maximum contrast "C max ", the number of the correction function "h ny " is determined in the control unit 41, the signal "Y °" is removed by the signal number n , and a signal "Z °" is generated, which enters the address control device 53 and generates control signals for the memory devices 45 and 48 by transmitting the phase coefficients of the correction functions "h nz " to the multipliers 18, 19, 20 and 21 in the cycles of multiplication by an array of reflection signals. As an array of reflection signals for processing, an array of signals is also received in the memory device 24 25 in the range element "n d ", which has already been processed by the signals "X °" and "Y °". The processing operation of the array of signals to find the correcting function for the signal "Z °" is similar to the processing operation for the signals "X °" and "Y °". As a result of three cycles of operations on the signals "X °", "Y °" and "Z °", the phase coefficients of the three correction functions "h nx ", "h are determined and stored in memory devices 43, 44, 45, 46, 47, 48 ny "and" h nz ", when applied as functions of compensating for phase incursions of the signal array, maximum contrast With max signal is obtained.

По окончании последнего цикла операций, по сигналу "nz", поступающему из вычислителя 36 в устройство управления 41, из устройства управления 41 в устройство формирования сигналов 42 поступает сигнал "ρ", который снимает сигнал "nd", подаваемый в устройство управления 40. Устройство управления 40 снимает в устройствах памяти 24 и 25 адрес "nd".At the end of the last cycle of operations, the signal "n z " coming from the calculator 36 to the control device 41, from the control device 41 to the signal conditioning device 42 receives the signal "ρ", which removes the signal "n d " supplied to the control device 40 The control device 40 removes the address "n d " in the memory devices 24 and 25.

Одновременно из устройства управления 41 в узел адреса 51 поступает сигнал "X1", по которому из устройств памяти 43, 46 через коммутаторы 38 и 39 на умножители 18, 19, 20, 21 с заданным тактом поступают фазовые коэффициенты найденной ранее корректирующей функции "hnx".At the same time, a signal “X 1 ” is received from the control unit 41 to the address node 51, through which the phase coefficients of the previously found correction function “h” are received from the memory devices 43, 46 through the switches 38 and 39 to the multipliers 18, 19, 20, 21 nx ".

С этого момента начинается второй этап компенсации фазовых набегов сигналов всего массива, связанных с ошибками измерения ускорений. Для каждого элемента дальности и каждого периода повторения из устройств памяти 24, 25 на эти умножители с заданным тактом также поступают отсчеты массива сигналов для каждого элемента дальности и каждого периода повторения. При этом, при отсутствии сигнала адреса "nd", в умножителях 18, 19, 20 и 21 производится последовательное умножение всего массива отсчетов сигналов для каждого элемента дальности для заданного размера карты. Полученные после перемножения значения отсчетов массива сигналов снова записываются в этих же устройствах памяти 24 и 25. Таким образом, производится компенсация фазовых изменений всего массива сигналов заданного размера карты при воздействии ускорений по оси "ОХ". По окончании первого цикла компенсации снимается сигнал "X1" и в устройстве управления 41 формируется и выдается в устройство управления адреса 52 сигнал "Y1". По сигналу "Y1" повторяется цикл обработки всего массива сигналов в устройствах памяти 24 и 25, откорректированного по сигналу "X1" при его умножении на коэффициенты найденной ранее корректирующей функции "hny" с номером "ny". По окончании коррекции по сигналу "Y1" в устройстве управления 40 снимается сигнал "Y1" и формируется сигнал "Z1".From this moment, the second stage of the compensation of phase incursions of the signals of the entire array, associated with errors in measuring accelerations, begins. For each element of the range and each repetition period from the memory devices 24, 25, these multipliers also receive samples of the signal array for each element of the range and each repetition period with a given clock cycle. In this case, in the absence of the address signal "n d ", in the multipliers 18, 19, 20 and 21, sequentially multiplies the entire array of signal samples for each element of the range for a given card size. The values of the samples of the signal array obtained after multiplication are again recorded in the same memory devices 24 and 25. Thus, the phase changes of the entire array of signals of a given card size are compensated for under the influence of accelerations along the "OX" axis. At the end of the first compensation cycle, the signal "X 1 " is removed and the signal "Y 1 " is generated and output to the control device address 52 in the control device 41. The signal "Y 1 " repeats the cycle of processing the entire array of signals in the memory devices 24 and 25, corrected for the signal "X 1 " when it is multiplied by the coefficients of the previously found correction function "h ny " with the number "n y ". Upon completion of the correction for the signal "Y 1 " in the control device 40, the signal "Y 1 " is removed and the signal "Z 1 " is generated.

По сигналу "Z1", поступающему из устройства управления 41 в устройство управления адреса 53 из устройств памяти 45 и 48 через коммутаторы 38 и 39 на умножители 18, 19, 20 и 21 поступают фазовые коэффициенты корректирующей функции "hnz" с номером "nz". На эти умножители из устройств памяти 24 и 25 поступает массив сигналов с каждого элемента дальности уже откорректированный флуктуациями "hnx" и "hny". В результате умножения производится операция по компенсации фазовых набегов сигнала за счет ускорений по оси "OZ". Эти операции повторяются для каждого элемента дальности заданного размера карты.The signal "Z 1 " coming from the control device 41 to the address control device 53 from the memory devices 45 and 48 through the switches 38 and 39 to the multipliers 18, 19, 20 and 21 receives the phase coefficients of the correction function "h nz " with the number "n z ". These multipliers from memory devices 24 and 25 receive an array of signals from each element of range already adjusted by fluctuations "h nx " and "h ny ". As a result of multiplication, an operation is performed to compensate for phase incursions of the signal due to accelerations along the "OZ" axis. These operations are repeated for each range element of a given map size.

В результате трех циклов операций производится компенсация фазовых изменений всего массива сигналов заданного размера карты за счет воздействия ошибок ускорений датчиками по трем осям OX, OY и OZ, и который в откорректированном виде размещается в памяти 24 и 25.As a result of three cycles of operations, the phase changes of the entire array of signals of a given card size are compensated due to the influence of acceleration errors by sensors along the three axes OX, OY and OZ, and which, in the corrected form, is stored in memory 24 and 25.

Следует отметить, что компенсация фазовых изменений проведена с заранее задаваемой допустимой величиной остаточного фазового набега, при котором обеспечивается требуемая характеристика качества карты (контрастность, разрешение и др.). По окончании цикла операций с массивом сигналов заданного размера карты в устройстве 41 снимается сигнал "Z1". По снятию сигнала Z1 в устройстве управления 41 формируется сигнал снятия режима корректировок "В", который подается в устройство формирования сигналов переключения 42, по которому снимаются команды "lа" и "j". При этом коммутаторы 16, 17, 38, 39, 30 и 28 устанавливаются в начальное положение, в котором были перед началом корректировок. После снятия сигнала "j" включается режим быстрого преобразования Фурье (БПФ), который преобразует откорректированный массив сигналов всей карты, находящийся в устройствах памяти 24 и 25 из временной области в частотную.It should be noted that the compensation of phase changes was carried out with a predetermined allowable value of the residual phase incursion, at which the required characteristic of the quality of the card (contrast, resolution, etc.) is provided. At the end of the cycle of operations with an array of signals of a given card size in the device 41, the signal "Z 1 " is removed. By removing the signal Z 1 in the control device 41, a signal for removing the correction mode "B" is generated, which is supplied to the device for generating the switching signals 42, by which the commands "l a " and "j" are removed. In this case, the switches 16, 17, 38, 39, 30 and 28 are installed in the initial position in which they were before the start of adjustments. After removing the signal "j", the Fast Fourier Transform (FFT) mode is activated, which converts the corrected array of signals of the entire card located in memory devices 24 and 25 from the time domain to the frequency one.

Затем частотные (азимутальные) отсчеты двух квадратур поступают на устройство модуля 27, где из них формируется модуль, далее через коммутатор 28 (при отсутствии сигнала j) сигналы для каждого элемента дальности для каждого азимутального отсчета поступают на индикатор 29.Then, the frequency (azimuthal) readings of two quadratures are sent to the device of module 27, where the module is formed from them, then through the switch 28 (in the absence of signal j) the signals for each range element for each azimuthal readout are sent to indicator 29.

Техническим результатом в предложенной БРЛС является снижение влияния (по предварительным оценкам более чем на порядок) ошибок измерения ускорения, приводящее к существенному улучшению характеристик радиолокационного изображения (разрешение, контрастность, динамический диапазон и др.).The technical result in the proposed radar is to reduce the influence (according to preliminary estimates, by more than an order of magnitude) of acceleration measurement errors, which leads to a significant improvement in the characteristics of the radar image (resolution, contrast, dynamic range, etc.).

Claims (2)

1. Способ компенсации фазовых набегов сигнала в бортовой радиолокационной станции (БРЛС) с синтезированной апертурой антенны для летательных аппаратов, заключающийся в том, что при движении летательного аппарата с БРЛС измеряют параметры движения в нормальной системе координат - X, Y, Z:1. A method of compensating for phase incursions of a signal in an airborne radar station with a synthesized aperture of an antenna for aircraft, which consists in measuring movement parameters in a normal coordinate system - X, Y, Z: when moving an aircraft with an airborne radar: составляющие скорости движения Vx; Vy; Vz летательного аппарата,components of the speed of movement V x ; V y ; V z aircraft составляющие линейного ускорения ax; ау; az летательного аппарата, замеренные, соответственно, инерциальной навигационной системой и датчиками линейных ускорений,linear acceleration components a x ; and y ; a z of the aircraft, measured, respectively, by an inertial navigation system and linear acceleration sensors, и на основе этих измерений, определяют радиальную составляющую скорости Vr в направлении на объект, определяют комплексно сопряженную с сигналом опорную функцию компенсации фазовых набегов сигналов, отраженных от наземных объектовand on the basis of these measurements, the radial component of the velocity V r in the direction of the object is determined, the support function of the compensation of phase incursions of signals reflected from ground objects is complexly coupled to the signal
Figure 00000037
Figure 00000037
где H(t) - весовая функция;where H (t) is the weight function; Vr - составляющая скорости движения фазового центра антенны в направлении на наземный объект;V r is the component of the velocity of the phase center of the antenna in the direction of the ground object; аr - составляющая ускорения движения фазового центра антенны в направлении на наземный объект;and r is the acceleration component of the phase center of the antenna in the direction of the ground object; τ - интервал времени;τ is the time interval; t - время,t is the time умножают опорную функцию на массив принятых отраженных сигналов от наземных объектов на интервале синтезирования,multiply the reference function by an array of received reflected signals from ground objects in the synthesis interval, отличающийся тем, что компенсацию фазовых набегов сигнала проводят двумя этапами: полученный на первом этапе после умножения на опорную функцию массив сигналов на втором этапе умножают на комплексно сопряженные с сигналом корректирующие функции hnX;Y;Z п0 координатам X, Y, Z, при этом корректирующие функции определяют по критерию оценки качества радиолокационной информации на основе ошибок измерения ускорения датчиками.characterized in that the compensation of phase incursions of the signal is carried out in two stages: the array of signals obtained in the first stage after multiplying by the reference function is multiplied by the complex correction functions h nX; Y; Z p0 to the X, Y, Z coordinates corrective functions are determined by the criterion for assessing the quality of radar information based on measurement errors of acceleration by sensors.
Figure 00000038
Figure 00000038
где h - ошибка корректирующей функции;where h is the error of the correction function; dar - ошибка измерения линейного ускорения датчиком.d ar - error in measuring linear acceleration by the sensor.
2. Бортовая радиолокационная система с синтезированной апертурой антенны для летательных аппаратов, состоящая из антенны, циркулятора, передатчика, приемника, задающего генератора, синтезатора частот - синхронизатора, процессора данных, процессора сигналов, индикатора, инерциальной навигационной системы, трех датчиков измерения ускорений с аналого-цифровыми преобразователями, при этом для передачи излучающего сигнала вход антенны через циркулятор соединен с выходом передатчика, а для передачи принимаемого сигнала выход антенны через выход циркулятора соединен с первым входом приемника, для передачи сигнала несущей частоты f и частоты повторения импульсов Fп первый и второй вход передатчика соединены соответственно с первым и вторым выходом синтезатора частот - синхронизатора, для формирования сигнала на промежуточной частоте fпр, на доплеровской частоте fд, частоты дискретизации fca АЦП, третий, четвертый и пятый выходы синтезатора частот синхронизатора которого соединены по сигналам f, fпр и fса, соответственно, со вторым, третьим и четвертым входами приемника, выход которого по сигналам, отраженным от наземных объектов, соединен с первым входом процессора сигналов, второй вход которого по сигналу синхронизации fсп соединен с шестым выходом синтезатора частот-синхронизатора, седьмой выход которого по сигналу синхронизации fnd соединен с первым входом процессора данных, а первый вход синтезатора частот по сигналу fг соединен с выходом задающего генератора, второй вход синтезатора частот-синхронизатора по сигналам управления режимами соединен со вторым выходом процессора данных, второй вход которого соединен с инерциальной навигационной системой, при этом первый, второй и третий выходы первого, второго и третьего датчиков измерения ускорений через аналого-цифровые преобразователи по параметрам ускорений ax; ay; az соединены соответственно с четвертым, пятым и шестым входами процессора данных, восьмой выход синтезатора частот по сигналу частоты дискретизации соединен со вторым входом каждого аналого-цифрового преобразователя, выход процессора сигналов по сигналам радиолокационной информации соединен со входом индикатора, отличающаяся тем, что в процессор сигналов введен вычислитель выбора точечной цели и номера корректирующей функции, при этом вход вычислителя соединен с выходом устройства формирования модуля из частотных отсчетов двух квадратур, первый выход вычислителя - со вторым входом устройств памяти процессора, второй выход вычислителя соединен со входами коммутаторов процессора, третий, пятый и седьмой выходы вычислителя соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами первого устройства управления, второй, пятый и восьмой выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами второго устройства управления, третий, шестой и девятый выходы соединены соответственно с первым, вторым и третьим входами третьего устройства управления, а в процессор данных введен вычислитель корректирующих функций, при этом первый, второй, третий и четвертый входы соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами вычислителя данных и управления процессора данных, пятый, шестой и седьмой входы соединены соответственно с выходами АЦП датчика ускорений по оси OX, АЦП датчика ускорений по оси OY, АЦП датчика ускорений по оси OZ, восьмой девятый и десятый входы вычислителя соединены соответственно с пятым, шестым и седьмым выходами вычислителя данных и управления процессора данных и управления процессора данных, выход вычислителя корректирующих функций по стандартному магистральному параллельному интерфейсу соединен с третьим входом процессора сигналов.2. An onboard radar system with a synthesized aperture of an antenna for aircraft, consisting of an antenna, a circulator, a transmitter, a receiver, a master oscillator, a frequency synthesizer - synchronizer, a data processor, a signal processor, an indicator, an inertial navigation system, three acceleration sensors with analog digital converters, while for transmitting the radiating signal, the antenna input through the circulator is connected to the transmitter output, and for transmitting the received signal the antenna output through the output of the circulator is connected to the first input of the receiver, for transmitting a carrier frequency signal f and pulse repetition frequency F p, the first and second input of the transmitter are connected respectively to the first and second output of the frequency synthesizer - synchronizer, for generating a signal at an intermediate frequency f pr , at the Doppler frequency f d, a sampling frequency f ca ADC, third, fourth and fifth outputs of the synchronizer of the frequency synthesizer are connected by the signals f, f and f ave ca, respectively, with the second, third and fourth inputs of the receiver, you od which the signals reflected from the surface facilities, connected to the first input signal processor, a second input for a clock signal f ch is coupled with the sixth output of frequency synthesizer, a synchronizer, a seventh output is to a clock signal f nd connected to the first input of the data processor, and a first input signal at a frequency f r synthesizer connected to the output of the master oscillator, the second input of frequency synthesizer-synchronizer for mode control signals connected to the second output of the data processor, the second input koto th coupled to an inertial navigation system, wherein the first, second and third outputs of the first, second and third acceleration measurement sensors via analog-to-digital converters in the parameters of accelerations a x; a y ; a z are connected respectively to the fourth, fifth and sixth inputs of the data processor, the eighth output of the frequency synthesizer by a sampling frequency signal is connected to the second input of each analog-to-digital converter, the output of the signal processor by signals of radar information is connected to the indicator input, characterized in that the processor of signals, a calculator for selecting a point target and a correction function number is introduced, while the input of the calculator is connected to the output of the device for forming the module from the frequency samples of two dratur, the first output of the calculator - with the second input of the processor memory devices, the second output of the calculator is connected to the inputs of the processor switches, the third, fifth and seventh outputs of the calculator are connected respectively to the first, second and third inputs of the first control device, the second, fifth and eighth outputs are connected respectively with the first, second and third inputs of the second control device, the third, sixth and ninth outputs are connected respectively to the first, second and third inputs of the third control device, and in the process A data calculator of correction functions is introduced, while the first, second, third and fourth inputs are connected respectively to the first, second, third and fourth outputs of the data calculator and data processor control, the fifth, sixth and seventh inputs are connected respectively to the outputs of the ADC of the acceleration sensor along the axis OX, the ADC of the acceleration sensor along the OY axis, the ADC of the acceleration sensor along the OZ axis, the eighth ninth and tenth inputs of the calculator are connected respectively to the fifth, sixth and seventh outputs of the data calculator and data processor control and control of the data processor, the output of the calculator of the correction functions on a standard main parallel interface is connected to the third input of the signal processor.
RU2004123228/09A 2004-07-28 2004-07-28 Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles RU2271019C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004123228/09A RU2271019C1 (en) 2004-07-28 2004-07-28 Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004123228/09A RU2271019C1 (en) 2004-07-28 2004-07-28 Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2271019C1 true RU2271019C1 (en) 2006-02-27

Family

ID=36114422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004123228/09A RU2271019C1 (en) 2004-07-28 2004-07-28 Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2271019C1 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496081C1 (en) * 2012-05-05 2013-10-20 Алексей Вячеславович Бытьев Method of control over aircraft flight
RU2529523C1 (en) * 2013-06-26 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Ground mapping method using on-board radar set
RU2537788C1 (en) * 2013-09-10 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" Method of measuring radial velocity of reflector in side-looking synthetic aperture radar
RU2576654C1 (en) * 2015-02-16 2016-03-10 Георгий Галиуллович Валеев Radio measuring device for measuring radial velocity of object
RU2626012C1 (en) * 2016-10-31 2017-07-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of ground mapping by airborne radar
RU2640406C1 (en) * 2017-03-14 2018-01-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of ground mapping of onboard radar in front review sector
RU2661941C1 (en) * 2017-12-14 2018-07-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method for radar imaging using the radar station with the synthesized aperture
RU2692238C2 (en) * 2017-12-18 2019-06-24 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 Radar station with synthesis of aperture and continuous linear-frequency-modulated radiation
RU2725618C1 (en) * 2020-01-24 2020-07-03 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Range measurement system
RU2726141C1 (en) * 2020-01-24 2020-07-09 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Range determination method
RU2738641C1 (en) * 2020-03-20 2020-12-15 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Radiotechnical coordinate system
RU2775565C1 (en) * 2021-09-20 2022-07-04 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for detecting ground moving objects by an onboard radar station with an antenna array

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2496081C1 (en) * 2012-05-05 2013-10-20 Алексей Вячеславович Бытьев Method of control over aircraft flight
RU2529523C1 (en) * 2013-06-26 2014-09-27 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" Ground mapping method using on-board radar set
RU2537788C1 (en) * 2013-09-10 2015-01-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" Method of measuring radial velocity of reflector in side-looking synthetic aperture radar
RU2576654C1 (en) * 2015-02-16 2016-03-10 Георгий Галиуллович Валеев Radio measuring device for measuring radial velocity of object
RU2626012C1 (en) * 2016-10-31 2017-07-21 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of ground mapping by airborne radar
RU2640406C1 (en) * 2017-03-14 2018-01-09 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method of ground mapping of onboard radar in front review sector
RU2661941C1 (en) * 2017-12-14 2018-07-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Method for radar imaging using the radar station with the synthesized aperture
RU2692238C2 (en) * 2017-12-18 2019-06-24 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 Radar station with synthesis of aperture and continuous linear-frequency-modulated radiation
RU2725618C1 (en) * 2020-01-24 2020-07-03 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Range measurement system
RU2726141C1 (en) * 2020-01-24 2020-07-09 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Range determination method
RU2738641C1 (en) * 2020-03-20 2020-12-15 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Radiotechnical coordinate system
RU2792964C2 (en) * 2021-07-29 2023-03-28 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 for generation of radar images in radar station with synthesized antenna aperture with pre-focusing and device implementing it
RU2775565C1 (en) * 2021-09-20 2022-07-04 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" Method for detecting ground moving objects by an onboard radar station with an antenna array

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4134113A (en) Monopulse motion compensation for a synthetic aperture radar
US4387373A (en) Synthetic monopulse radar
Delisle et al. Moving target imaging and trajectory computation using ISAR
US4924229A (en) Phase correction system for automatic focusing of synthetic aperture radar
US5008679A (en) Method and system for locating an unknown transmitter
US4996533A (en) Single station radar ocean surface current mapper
US4723124A (en) Extended SAR imaging capability for ship classification
RU2168741C2 (en) Device for reduction of errors of motion for radar with synthesized aperture on the basis of rotatable antennas (rosar) for helicopters
US4963877A (en) Synthetic aperture radar
CN109477892B (en) Vehicle radar for environmental detection
US4992796A (en) Computed-interferometry radar system with coherent integration
JP5202844B2 (en) Improved process for phase-derived range measurement
CN110609276B (en) Broadband monopulse tracking radar system with parabolic antenna
US20050179579A1 (en) Radar receiver motion compensation system and method
JP2017003553A (en) Phase calibration of stepwise chirp signal for synthetic aperture radar
JPH044557B2 (en)
RU2271019C1 (en) Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles
US5559516A (en) Dual cancellation interferometric AMTI radar
CN112379342B (en) Echo simulation and echo characteristic parameter precision estimation method for satellite-borne cloud detection radar
JP6324327B2 (en) Passive radar equipment
JP2010197178A (en) Pulse compression device
RU2660450C1 (en) Device of radar location station with continuous linear-frequency-modulated signal and synthesis of aperture
JP2010175457A (en) Radar apparatus
JP2957090B2 (en) Radar equipment
RU2643168C2 (en) Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method