RU2278396C2 - Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles - Google Patents
Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2278396C2 RU2278396C2 RU2004126729/09A RU2004126729A RU2278396C2 RU 2278396 C2 RU2278396 C2 RU 2278396C2 RU 2004126729/09 A RU2004126729/09 A RU 2004126729/09A RU 2004126729 A RU2004126729 A RU 2004126729A RU 2278396 C2 RU2278396 C2 RU 2278396C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ric
- radiolocation
- antenna
- attenuator
- calibration
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для обеспечения динамических измерений эффективной площади рассеяния (ЭПР) радиолокационных целей на трассе "земля-воздух" в миллиметровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн.The invention relates to the field of radar and is intended to provide dynamic measurements of the effective scattering area (EPR) of radar targets on the ground-to-air path in the millimeter, centimeter and decimeter wavelength ranges.
Известны различные устройства калибровки наземных многочастотных радиолокационных измерительных комплексов (РИК) под малыми углами места ε (0°≤|ε|≤3°), содержащие металлические эталонные отражатели (ЭО), устанавливаемые последовательно на малоотражающей вышке в дальней зоне излучения РИК [1. Дибдал Р.Б. Методы измерения эффективной площади отражения радиолокационных целей, ТИИЭР, т.75, №4, 1987, стр.78-99]. Общий недостаток этих устройств состоит в низкой точности калибровки РИК под малыми углами места ε. Низкая точность калибровки в этом случае обусловлена существенным влиянием зеркального отражения и дифракции на препятствиях трассы "антенна РИК-ЭО" зондирующих и рассеянных ЭО радиолокационных сигналов (PC), приводящим к смещению оценок мощности PC на входе РИК (по сравнению с калибровкой РИК в условиях свободного пространства) до 6...10 дБ и более [2. Штагер Е.А. Рассеяние радиоволн на телах сложной формы. - М.: Радио и связь, 1986, стр.171-175].There are various devices for calibrating ground-based multi-frequency radar measuring systems (RIC) at small elevation angles ε (0 ° ≤ | ε | ≤3 °), containing metal reference reflectors (EO), mounted in series on a low-reflecting tower in the far radiation zone of the RIC [1. Dibdal R.B. Methods for measuring the effective reflection area of radar targets, TIIER, t. 75, No. 4, 1987, pp. 78-99]. A common disadvantage of these devices is the low accuracy of calibrating the RIC at small elevation angles ε. The low calibration accuracy in this case is due to the significant influence of specular reflection and diffraction on the obstacles of the "RIK-EO antenna" of the probing and scattered EO radar signals (PC), which leads to a bias in the estimates of the power of the PC at the input of the RIC (compared to the calibration of the RIC in the conditions of free space) up to 6 ... 10 dB or more [2. Stager E.A. Scattering of radio waves by complex bodies. - M.: Radio and Communications, 1986, pp. 171-175].
Известно более точное устройство калибровки наземных РИК, использующее в качестве ЭО радиолокационный ответчик (РЛО) с известным значением эквивалентной ЭПР [3. Активный отражатель для калибровки РЛС. Экспресс - информация. Радиотехника сверхвысоких частот, №2, 1985, стр.11-18]. Приемлемая точность калибровки с помощью этого устройства достигается за счет использования установленных на специальной мачте высоконаправленных приемной и передающей антенн РЛО, обеспечивающих относительно низкий уровень облучения подстилающей поверхности (ПП) полигона. Вместе с тем, это устройство не находит широкого применения на практике вследствие высокой стоимости разработки и эксплуатации РЛО, больших размеров и сложности конструкции его антенной системы, необходимости ее размещения и ориентации на высокой мачте, а также низкой точности теоретической оценки эквивалентной ЭПР ответчика и сложностей обеспечения ее воспроизводимости в условиях полигона открытого типа.A more accurate device for calibrating ground-based RIC is known, using as a EO a radar transponder (RLO) with a known value of equivalent EPR [3. Active reflector for radar calibration. Express - information. Radio engineering of superhigh frequencies, No. 2, 1985, pp. 11-18]. Acceptable calibration accuracy using this device is achieved through the use of highly directional RLO receiving and transmitting antennas mounted on a special mast, providing a relatively low level of exposure to the underlying surface (PP) of the landfill. However, this device does not find wide application in practice due to the high cost of developing and operating the radar, the large size and complexity of the design of its antenna system, the need for its placement and orientation on a high mast, as well as the low accuracy of the theoretical assessment of the equivalent EPR of the transponder and the difficulties of providing its reproducibility in a polygon of open type.
Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство калибровки одночастотной радиолокационной станции (РЛС) над морем, содержащее аттенюатор, подключенный к калибруемой РЛС, состоящей из последовательно соединенных передающего устройства, антенного переключателя, к первому и второму выходам которого подключены соответственно аттенюатор и приемо-передающая антенна, и приемного устройства, ко входу и выходу которого подключены соответственно аттенюатор и аналого-цифровой преобразователь с регистратором, а также содержащее металлический трехгранный уголковый (ЭО), установленный на малоотражающей вышке в дальней зоне локации РЛС [4. Леонтьев В.В. Методика калибровки РЛС при измерении эффективной площади рассеяния цели над морем. Измерительная техника, №11, 2002, стр.37-40].Closest to the proposed device in technical essence and the achieved positive effect is a calibration device for a single-frequency radar station (RLS) above the sea, containing an attenuator connected to a calibrated radar, consisting of a series-connected transmitting device, an antenna switch, to the first and second outputs of which are connected respectively attenuator and transceiver antenna, and a receiving device, to the input and output of which the attenuator and ana are connected, respectively th-digital converter with the registrar, and also comprising metallic trihedral cube corner (EO) mounted on the rig in malootrazhayuschey far zone locating RLS [4. Leontiev V.V. The radar calibration technique for measuring the effective dispersion area of a target above the sea. Measuring equipment, No. 11, 2002, pp. 37-40].
Недостатком прототипа является ограниченная область его применения: только на полигонах с плоской, зеркально отражающей ПП; для калибровки РЛС сантиметрового диапазона. Кроме того, для обеспечения потенциальной точности и воспроизводимости результатов калибровки измерительной РЛС, согласно прототипу, необходимы стабилизация положения ЭО на вышке, а также периодическое равномерное изменение высоты его установки, в том числе в условиях взволнованной морской поверхности.The disadvantage of the prototype is the limited scope of its application: only on landfills with a flat, mirror-reflecting PP; for centimeter range radar calibration. In addition, to ensure the potential accuracy and reproducibility of the results of the calibration of the measuring radar, according to the prototype, stabilization of the position of the EO on the tower, as well as periodic uniform change in the height of its installation, including under conditions of an excited sea surface, are required.
Технической задачей данного изобретения является повышение точности калибровки и расширение области применения устройства калибровки РИК под малыми углами места ε в условиях многолучевого распространения PC.The technical task of this invention is to increase the accuracy of calibration and expand the scope of the device for calibrating RIC at small elevation angles ε in multipath conditions PC.
Решение поставленной задачи достигается за счет того, что в состав известного устройства калибровки наземного РИК, содержащего аттенюатор, подключенный к калибруемому РИК, состоящему из последовательно соединенных передающего устройства, антенного переключателя, к первому и второму выходам которого подключены соответственно аттенюатор и приемо-передающая антенна, и приемного устройства, ко входу и выходу которого подключены соответственно аттенюатор и аналого-цифровой преобразователь с регистратором, а также содержащего металлический трехгранный уголковый ЭО, установленный в дальней зоне локации РИК, введены размещенный в центре первой зоны Френеля приемо-передающей антенны РИК металлический клиновидный экран (КЭ), высоту, длину и просвет относительно линии "антенна РИК-ЭО" которого определяют из условия практического исключения влияния на результаты калибровки РИК дифракции на экране и зеркального отражения ПП полигона зондирующих и рассеянных ЭО PC, и размещенное на вышке и механически соединенное с ЭО устройство поворота, позволяющее устанавливать ЭО на вышке последовательно под прямым углом в вертикальной плоскости между плоскостью его раскрыва и линией "антенна РИК-ЭО" и тупым углом α в этой плоскости, определяемым выражениямиThe solution to this problem is achieved due to the fact that the composition of the known device for calibrating a ground-based RIC containing an attenuator connected to a calibrated RIC consisting of a series-connected transmitting device, an antenna switch, the attenuator and the transceiver antenna are connected to the first and second outputs thereof, and a receiving device, to the input and output of which an attenuator and an analog-to-digital converter with a recorder are connected, as well as containing metal A three-sided corner EO installed in the far zone of the RIC location, a metal wedge-shaped screen (CE) located in the center of the first Fresnel zone of the RIC transceiver antenna is introduced, the height, length and clearance of which is determined from the practical exception condition the impact on the results of the calibration of the RIC diffraction on the screen and the specular reflection of the polygon of the probing and scattered EO PC, and the rotation device located on the tower and mechanically connected to the EO, allowing the installation of EO on the tower sequentially at right angles in the vertical plane between the plane of its aperture and the line "antenna RIK-EO" and an obtuse angle α in this plane, defined by the expressions
где π≅3,14...; Δθ0,5 - ширина основного лепестка бистатической диаграммы рассеяния ЭО по уровню 0,5 в вертикальной плоскости; а - размер ребра трехгранного ЭО с треугольными гранями (а/λ≥8); λ - длина волны зондирующего излучения РИК [5. Кобак В.О. Радиолокационные отражатели. - М.: Советское радио, 1970, стр.180-181].where π≅3.14 ...; Δθ 0.5 is the width of the main lobe of the bistatic EO scattering diagram at the level of 0.5 in the vertical plane; and - the size of the edges of a trihedral EA with triangular faces (a / λ≥8); λ is the wavelength of the probe radiation of the RIC [5. Kobak V.O. Radar reflectors. - M .: Soviet Radio, 1970, pp. 180-181].
При этом действительное значение мощности PC, рассеянных ЭО в направлении биссектрисы его трехгранного угла в условиях свободного пространства РСП(θ0, φ0), на входе РИК определяют с учетом ориентации ЭО относительно антенны РИК и оценки влияния на результаты калибровки РИК дифракции зондирующих и рассеянных ЭО сигналов по формулеIn this case, the actual value of the power of the PCs scattered by the EO in the direction of the bisector of its trihedral angle under the conditions of the free space P SP (θ 0 , φ 0 ) at the input of the RIC is determined taking into account the orientation of the EO relative to the RIC antenna and the impact of the probe diffraction scattered EO signals according to the formula
где θ0, φ0 - угловые координаты биссектрисы трехгранного угла ЭО в связанной с ним системе координат (θ0=φ0=0°); Р(θ, φ; π/2) - оценка мощности PC, рассеянных ЭО в направлении антенны РИК при установке ЭО под прямым углом в вертикальной плоскости; θ, φ - угловые координаты линии визирования "ЭО - антенна РИК" в вертикальной (θ) и горизонтальной (φ) плоскостях; [1-2tg2θ]2 θ, [1-2tg2φ]2 φ - функции, учитывающие пространственный разнос приемо-передающих антенн многочастотного РИК и направленность диаграмм рассеяния (ДР) ЭО соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях (с погрешностью не более 10% при условии, если |θ| и |φ| меньше 25° [5], стр.166-172); W - множитель ослабления свободного пространства, учитывающий влияние на калибровку РИК дифракции PC на КЭ [6. Винниченко А.И. Теория тракта распространения радиоволн линий радиосвязи. - Л.: ВМА, 1984, стр.305-311] и оцениваемый экспериментально по формулеwhere θ 0 , φ 0 are the angular coordinates of the bisector of the trihedral angle of the EA in the associated coordinate system (θ 0 = φ 0 = 0 °); P (θ, φ; π / 2) is an estimate of the power of PCs scattered by the EO in the direction of the RIC antenna when the EO is installed at a right angle in the vertical plane; θ, φ - angular coordinates of the line of sight "EO - antenna RIC" in the vertical (θ) and horizontal (φ) planes; [1-2tg 2 θ] 2 θ , [1-2tg 2 φ] 2 φ are functions that take into account the spatial spacing of the multi-frequency RIK transmitting and receiving antennas and the directivity of the scattering diagrams (DR) of the EO in the vertical and horizontal planes (with an error of no more than 10% provided that | θ | and | φ | are less than 25 ° [5], pp. 166-172); W is the free space attenuation factor, taking into account the effect of PC diffraction on FE by the RIC calibration [6. Vinnichenko A.I. The theory of the propagation path of radio waves of radio communication lines. - L .: VMA, 1984, pp. 305-311] and evaluated experimentally by the formula
где Р(θ, φ; Δθ0,5) - оценка мощности PC, рассеянных ЭО в направлении антенны РИК при установке ЭО под тупым углом.where P (θ, φ; Δθ 0.5 ) is the estimate of the power of the PC scattered EO in the direction of the RIC antenna when the EO is installed at an obtuse angle.
Сравнительный анализ заявленного изобретения с прототипом показывает, что предложенное устройство отличается от известного наличием новых признаков, в том числе:A comparative analysis of the claimed invention with the prototype shows that the proposed device differs from the known by the presence of new features, including:
новых элементов - размещенный в центре первой зоны Френеля приемо-передающей антенны РИК металлический КЭ (выполненный из металлического листа или сетки) и устройство поворота ЭО, установленное на малоотражающей вышке;new elements - a metal FE (located on a metal sheet or mesh) located in the center of the first Fresnel zone of the RIC transceiver antenna (mounted on a low-reflecting tower);
новых принципов - учет и практическое исключение влияния на калибровку РИК зеркального отражения ПП полигона и дифракции зондирующих и рассеянных ЭО PC.new principles - taking into account and practically eliminating the influence on the RIC calibration of specular reflection of the polygon PP and the diffraction of the probing and scattered EO PCs.
При изучении аналогичных технических решений в области радиолокационных измерений ЭПР целей указанная выше совокупность признаков, отличающая изобретение от прототипа, выявлена не была.When studying similar technical solutions in the field of radar measurements of EPR targets, the above set of features distinguishing the invention from the prototype was not identified.
Подготовка к калибровке РИК с помощью заявляемого устройства включает (см. фиг.2):Preparation for the calibration of the RIC using the inventive device includes (see figure 2):
определение (на основе простых геометрических построений) положения и размеров первой зоны Френеля на ПП полигона с учетом высоты антенны РИК hA, высоты ЭО на вышке hЭо и выбранного расстояния R до ЭО [7. Шмелев А.Б. Влияние подстилающей поверхности на работу наземных антенных систем. Радиотехника, №10, 1998, стр.105-110];determination (based on simple geometric constructions) of the position and size of the first Fresnel zone at the polygon PP, taking into account the height of the RIC antenna h A , the height of the EO on the tower h EO and the selected distance R to the EO [7. Shmelev A.B. The influence of the underlying surface on the operation of terrestrial antenna systems. Radio engineering, No. 10, 1998, pp. 105-110];
выбор расстояния R1 от РИК до КЭ равным расстоянию до центра первой зоны Френеля, а ширины экрана - равной малой оси этой зоны и его высоты - достаточной для исключения попадания отражений от этой зоны на ЭО (на основе простых геометрических построений);the choice of the distance R 1 from the RIC to the FE equal to the distance to the center of the first Fresnel zone, and the screen width equal to the minor axis of this zone and its height sufficient to prevent reflections from this zone from entering the EO (based on simple geometric constructions);
выбор просвета КЭ (Н) относительно линии "антенна РИК-ЭО" из условия ограничения абсолютного значения множителя W величиной не более 1 дБ на основе анализа его теоретической зависимости от параметра 
выбор трехгранного ЭО с длиной ребра а, удовлетворяющей условию а≥8λ, при выполнении которого номинальное значение ЭПР ЭО определяют по известной формуле с погрешностью не более 10% [5];the selection of a trihedral EO with an edge length a satisfying the condition a≥8λ, upon which the nominal value of the EPR of the EO is determined by the well-known formula with an error of not more than 10% [5];
расчет ширины основного лепестка бистатической ДР ЭО и определение на этой основе тупого угла установки ЭО в вертикальной плоскости по формулам (1).calculation of the width of the main lobe of the bistatic DR EO and determination on this basis of the obtuse angle of installation of the EO in the vertical plane according to formulas (1).
Непосредственно перед калибровкой РИК на расстояниях R1 и R размещают соответственно КЭ, вышку с ЭО и устройством его поворота, последовательно горизонтируют ЭО и ориентируют его на РИК, устанавливают ЭО под прямым углом в вертикальной плоскости между плоскостью его раскрыва и линией визирования "ЭО - антенна РИК". В процессе калибровки РИК зондируют ЭО и регистрируют амплитуду рассеянных им PC. Затем устанавливают ЭО под тупым углом α в вертикальной плоскости, зондируют его и регистрируют амплитуду рассеянных ЭО PC.Immediately prior to the calibration of the RIC, at the distances R 1 and R, a FE, a tower with an EA and a device for turning it are placed respectively, horizontally align the EA and orient it to the REC, set the EA at a right angle in the vertical plane between its aperture plane and the line of sight "EO - antenna RICK. " In the process of calibration, the RIC probe the EO and record the amplitude of the PC scattered by it. Then set the EO at an obtuse angle α in the vertical plane, probe it and record the amplitude of the scattered EO PC.
Использование новых элементов устройства и реализация новых принципов калибровки РИК, заключающихся в том, что ЭО размещают за КЭ, установленным в центре первой зоны Френеля, а ЭО ориентируют на РИК под тупым углом α в вертикальной плоскости с учетом ширины основного лепестка его бистатической ДР в этой плоскости, при этом действительное значение мощности PC, рассеянных ЭО в направлении биссектрисы трехгранного угла в условиях свободного пространства, определяют с учетом ориентации ЭО относительно антенны РИК и оценки влияния на калибровку РИК дифракции зондирующих и рассеянных ЭО PC, позволяет повысить точность калибровки РИК (в частности, исключить смещение оценок мощности отраженных ЭО сигналов на входе РИК до 6 дБ [2] при некогерентном сложении PC в прямом и обратном направлениях) и расширить область применения известного устройства, например, на полигонах с диффузно отражающей ПП при калибровке РИК миллиметрового и сантиметрового диапазонов, РИК с пространственно разнесенными антенными системами, а также при использовании вышки с фиксированной высотой.The use of new elements of the device and the implementation of new principles for calibrating the RIC, namely, that the EO is placed behind the CE installed in the center of the first Fresnel zone, and the EO is oriented to the RIC at an obtuse angle α in the vertical plane, taking into account the width of the main lobe of its bistatic DR in this the plane, while the actual value of the power of the PC, the scattered EO in the direction of the bisector of the trihedral angle in free space, is determined taking into account the orientation of the EO relative to the RIC antenna and the assessment of the effect on the caliber ku RIK diffraction of the probing and scattered EO PC, allows to increase the accuracy of the calibration of the RIC (in particular, to exclude the bias in the power estimates of the reflected EO signals at the input of the RIC to 6 dB [2] for incoherent addition of PC in the forward and reverse directions) and to expand the scope of the known device , for example, at polygons with diffusely reflecting PP during calibration of millimeter and centimeter RICs, RICs with spatially spaced antenna systems, as well as when using a tower with a fixed height.
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства калибровки, а на фиг.2 - геометрия полигона открытого типа и трассы распространения PC, поясняющие сущность калибровки РИК с помощью предложенного устройства. На фиг.3 и 4 приведены градуировочные и калибровочные характеристики РИК на длинах волны λ1=3,1 см и λ2=10,1 см соответственно, построенные для реальных условий зондирования ЭО (с использованием экспериментальных оценок мощности Р(θ, φ; π/2), Р(θ, φ; Δθ0,5) отраженных им сигналов) и условий зондирования ЭО в свободном пространстве (с использованием оценки мощности РСП(θ0, φ0) по формуле (2)).Figure 1 presents a structural diagram of the inventive calibration device, and figure 2 is the geometry of the open type polygon and distribution paths PC, explaining the essence of the calibration of the RIC using the proposed device. Figures 3 and 4 show the calibration and calibration characteristics of the RIC at wavelengths λ 1 = 3.1 cm and λ 2 = 10.1 cm, respectively, constructed for the actual conditions of sounding EO (using experimental estimates of the power P (θ, φ; π / 2), P (θ, φ; Δθ 0.5 ) of the signals reflected by it) and the conditions for sensing EO in free space (using the power rating P SP (θ 0 , φ 0 ) according to formula (2)).
Заявленное устройство калибровки содержит (см. фиг.1): аттенюатор - 1, подключенный к калибруемому РИК - 2, состоящему из последовательно соединенных передающего устройства - 3, к выходу которого подключен антенный переключатель - 4, а к первому и второму выходам переключателя - соответственно аттенюатор - 1 и приемо-передающая антенна - 5, приемного устройства - 6, ко входу и выходу которого подключены соответственно аттенюатор - 1 и аналого-цифровой преобразователь с регистратором - 7, а также содержит металлический КЭ - 8, трехгранный уголковый ЭО - 9, установленный на малоотражающей вышке - 10, и устройство поворота ЭО - 11.The claimed calibration device contains (see Fig. 1): an attenuator - 1 connected to a calibrated RIC - 2, consisting of a series-connected transmitting device - 3, to the output of which an antenna switch is connected - 4, and to the first and second outputs of the switch, respectively the attenuator - 1 and the transmitting and receiving antenna - 5, the receiving device - 6, the attenuator - 1 and the analog-to-digital converter with the recorder - 7 are connected to the input and output, and also contains the metal FE - 8, the trihedral angular EO - 9, mounted on a low-reflecting tower - 10, and the rotation device EO - 11.
В устройстве калибровки используются типовые узлы и элементы, выполненные на современном уровне развития техники [8. Майзельс Е.Н. Измерение характеристик рассеяния современных целей. - М.: Сов. радио, 1972].The calibration device uses typical units and elements made at the modern level of technological development [8. Mayzels E.N. Measuring the scattering characteristics of modern targets. - M .: Owls. radio, 1972].
На фиг.2 изображены приемо-передающая антенна РИК-5, КЭ-8, ЭО - 9, малоотражающая вышка - 10, устройство поворота ЭО-11 и первая зона Френеля антенны РИК-12, а также представлены точки излучения a, b и их зеркальное изображение а′, b′, фазовый центр отражения ЭО с и линии g-g, параллельные горизонту.Figure 2 shows the transceiver antenna RIK-5, KE-8, EO - 9, low-reflecting tower - 10, the rotation device EO-11 and the first Fresnel zone of the antenna RIK-12, as well as radiation points a, b and their mirror image a ′, b ′, phase center of reflection of EO c and lines gg parallel to the horizon.
На фиг.3 и 4 приведены графики исходных градуировочных характеристик РИК, представляющих собой зависимость амплитуды U1 (U2) PC, отраженных ЭО при его установке под прямым углом, на выходе приемного устройства РИК от отношения мощности Р этих сигналов к мощности сигналов фона Рф на входе РИК. Приведенные графики построены с помощью аттенюатора (путем введения различного затухания в отдельные каналы приемного устройства РИК) с использованием результатов измерений мощности Р(θ, φ; π/2) рассеянных ЭО PC. Уточненные градуировочные характеристики РИК построены на основе исходных с учетом оценки мощности РСП(θ0, φ0) и сравнения последней с мощностью Р(θ, φ; π/2) при заданной амплитуде U1 (U2) принимаемого сигнала. Для перехода от уточненных градуировочных к калибровочным характеристикам РИК необходимо и достаточно, используя амплитуду сигнала от ЭО UЭО при минимальном затухании δ (в децибелах), вводимом с помощью аттенюатора при зондировании ЭО, отложить по оси абсцисс известное значение его ЭПР Sэфф на соответствующей длине волны λ.Figures 3 and 4 show graphs of the initial calibration characteristics of the RIC, which are the dependences of the amplitude U 1 (U 2 ) PC reflected by the EA when it is installed at a right angle at the output of the RIC receiver from the ratio of the power P of these signals to the power of background signals P f at the input of the RIC. The graphs are plotted using an attenuator (by introducing various attenuation into individual channels of the RIC receiver) using the results of power measurements P (θ, φ; π / 2) of scattered EO PCs. The adjusted calibration characteristics of the RIC are constructed on the basis of the initial ones, taking into account the estimate of the power P SP (θ 0 , φ 0 ) and comparison of the latter with the power P (θ, φ; π / 2) for a given amplitude U 1 (U 2 ) of the received signal. To go from the adjusted calibration characteristics to the calibration characteristics, the RIC is necessary and sufficient, using the signal amplitude from the EO U EO with a minimum attenuation δ (in decibels) introduced by the attenuator when probing the EO, to postpone the known value of its EPR S eff along the abscissa along the corresponding length waves λ.
Представленные на фиг.3 и 4 графики получены при калибровке двухканальной РЛС типа МРЛ-5 (λ1=3,1 см и λ2=10,1 см) с помощью аттестованного трехгранного ЭО с ребром грани а=69,9 см (номинальное значение ЭПР Sэфф(λ1)=709,4 м2 и Sэфф(λ2)=98,9 м2) на полигоне открытого типа со следующими характеристиками: высота антенн МРЛ-5 - hA=3,35 м, высота ЭО на вышке - hЭО=10,25 м, расстояние R1=505 м, расстояние R=785 м, превышение линии визирования "антенна РИК - ЭО" над КЭ - Н = 1,8 м, значение множителя W(λ1)=1,38 и W(λ2)=0,73, ширина основного лепестка бистатической ДР ЭО Δα0,5 (λ1)=4,6° и Δα0,5 (λ2)=15,1°, углы ориентации ЭО в вертикальной плоскости θ(λ1)=4,6° и θ(λ2)=15,1°, угол места ЭО в системе координат, связанной с РИК ε(λ1)=ε(λ2)=0,5°.The graphs shown in Figs. 3 and 4 were obtained during the calibration of a two-channel radar of the MPL-5 type (λ 1 = 3.1 cm and λ 2 = 10.1 cm) using a certified trihedral EO with a face edge a = 69.9 cm (nominal the EPR value S eff (λ 1 ) = 709.4 m 2 and S eff (λ 2 ) = 98.9 m 2 ) at the open-type landfill with the following characteristics: height of the antennas MRL-5 - h A = 3.35 m, the height of the EO on the tower is h EO = 10.25 m, the distance R 1 = 505 m, the distance R = 785 m, the excess of the line of sight "antenna RIC - EO" over the FE - H = 1.8 m, the value of the factor W (λ 1 ) = 1.38 and W (λ 2 ) = 0.73, the width of the main lobe of the bistatic DR EO Δα 0.5 (λ 1 ) = 4.6 ° and Δα 0 , 5 (λ 2 ) = 15.1 °, the angles of orientation of the EA in the vertical plane θ (λ 1 ) = 4.6 ° and θ (λ 2 ) = 15.1 °, the elevation angle of the EA in the coordinate system associated with the RIC ε (λ 1 ) = ε (λ 2 ) = 0.5 °.
Калибровка РИК - 2 с помощью предложенного устройства выполняется следующим образом. В соответствии с Руководством по эксплуатации подготавливают РИК - 2 к работе и градуировке.Calibration of the RIC - 2 using the proposed device is performed as follows. In accordance with the instruction manual, the RIK - 2 is prepared for operation and calibration.
Проводятся традиционные мероприятия, направленные на снижение уровня фона, обусловленного отражениями от местных предметов в пределах импульсного объема РИК - 2 в окрестностях вышки - 10 (фиг.2). Рассматриваемый уровень фона должен быть, как минимум, на 26...30 дБ [1] ниже по сравнению с уровнем сигнала от ЭО - 9. Для практического исключения влияния на калибровку РИК - 2 многолучевого распространения зондирующих и рассеянных ЭО - 9 PC в центре первой зоны Френеля антенны РИК - 2 устанавливают КЭ - 8. В дальней зоне локации РИК - 2 на дальности прямой видимости R (фиг.2) устанавливают малоотражающую вышку - 10, устройство поворота - 11 и ЭО - 9. С помощью уровня-угломера горизонтируют ЭО - 9 и ориентируют его на РИК - 2; затем устанавливают ЭО - 9 под прямым углом в вертикальной плоскости между плоскостью его раскрыва и линией визирования "ЭО - антенна РИК" и докладывают (по радиоканалу) о готовности к проведению градуировки.Traditional measures are being taken to reduce the background level due to reflections from local objects within the pulse volume of RIC - 2 in the vicinity of tower - 10 (Fig. 2). The considered background level should be at least 26 ... 30 dB [1] lower than the signal level from the EO - 9. To practically eliminate the influence on the calibration of the RIC - 2 multipath propagation of the probe and scattered EO - 9 PC in the center the first Fresnel zone of the RIK - 2 antenna is installed KE - 8. In the far zone of the RIK - 2 location, at a line of sight R (Fig. 2), a low-reflecting tower - 10, a rotation device - 11, and an EO - 9 are installed. EO - 9 and orient it to RIC - 2; then set the EO - 9 at a right angle in the vertical plane between the plane of its aperture and the line of sight "EO - antenna RIC" and report (over the air) about the readiness for calibration.
Градуировку РИК - 2 выполняют по типовой методике с помощью аттенюатора - 1 (путем введения различного затухания δ) по сигналу, рассеянному ЭО - 9 в направлении РИК - 2. При этом на выходе аналого-цифрового преобразователя с регистратором - 7 получают графики зависимостей Uк=fк (Р/Рф), где Uк - амплитуда PC на выходе к-го (к=1, 2, ...) частотного канала РИК - 2, Р/Рф - относительная мощность сигнала, рассеянного ЭО - 9, на входе РИК - 2 при соответствующем затухании аттенюатора - 1 в канале (в децибелах относительно мощности Рф сигнала фона).Calibration of RIC - 2 is carried out according to a standard method using an attenuator - 1 (by introducing various attenuation δ) according to the signal scattered by EO - 9 in the direction of RIC - 2. At the same time, the dependences of U to = f k (P / P f ), where U k is the amplitude of the PC at the output of the k-th (k = 1, 2, ...) frequency channel RIK - 2, P / P f is the relative power of the signal scattered by the EO - 9, at the input of the RIC - 2 with the corresponding attenuation of attenuator - 1 in the channel (in decibels relative to the power P f the background signal).
С помощью аттенюатора - 1 вводят минимальное затухание δ, необходимое для приема и регистрации рассеянных ЭО - 9 PC без искажения (ограничения) амплитуды сигналов согласно градуировочной характеристике РИК - 2. Выполняют зондирование ЭО - 9 с помощью генерируемых передатчиком - 3 PC, поступающих через антенный переключатель - 4 на приемопередающую антенну - 5, которая излучает PC в направлении ЭО - 9. Рассеянные ЭО - 9 PC поступают на приемо-передающую антенну - 5 и далее через антенный переключатель - 4, аттенюатор - 1, приемное устройство - 6 на аналого-цифровой преобразователь с регистратором - 7. Далее с помощью аттенюатора - 1 вводят максимальное затухание δ, соответствующее превышению мощности рассеянных ЭО - 9 PC над уровнем фона 30 дБ, и повторяют зондирование ЭО - 9 аналогично описанному выше.Using the attenuator - 1, the minimum attenuation δ is introduced, which is necessary for receiving and recording scattered EO - 9 PCs without distorting (limiting) the amplitude of the signals according to the calibration characteristic of RIC - 2. Perform EO - 9 sounding using 3 PCs generated by the transmitter through the antenna switch - 4 to the transceiver antenna - 5, which emits a PC in the direction of EO - 9. Scattered EO - 9 PCs enter the transceiver antenna - 5 and then through the antenna switch - 4, attenuator - 1, the receiving device - 6 to analog numbers a new converter with a recorder - 7. Then, using the attenuator - 1, enter the maximum attenuation δ corresponding to an excess of the power of the scattered EO - 9 PC over the background level of 30 dB, and repeat the sounding of the EO - 9 as described above.
По команде с РИК - 2 устанавливают ЭО - 9 под тупым углом α в вертикальной плоскости между плоскостью его раскрыва и линией визирования "ЭО - антенна РИК" и докладывают о готовности к зондированию ЭО - 9, повторяют зондирование ЭО - 9, установленного под тупым углом α, последовательно при минимальном и максимальном затухании, вводимом с помощью аттенюатора - 1.On command from RIK - 2, set EO - 9 at an obtuse angle α in the vertical plane between its aperture plane and the line of sight "EO - RIC antenna" and report readiness for sounding of EO - 9, repeat the sounding of EO - 9 installed at an obtuse angle α, sequentially at the minimum and maximum attenuation introduced by the attenuator - 1.
Амплитуда PC, рассеянных ЭО - 9 на выходе РИК - 2, запоминается с помощью аналого-цифрового преобразователя с регистратором - 7 и используется при построении калибровочных характеристик РИК - 2 (фиг.3, 4).The amplitude of the PC scattered EO - 9 at the output of the RIC - 2, is stored using an analog-to-digital Converter with a registrar - 7 and is used to build the calibration characteristics of the RIC - 2 (Fig.3, 4).
По завершении зондирования ЭО - 9 и снятия его с малоотражающей вышки - 10 выполняют зондирование вышки - 10 и регистрацию отраженных PC при минимальном затухании, вводимом с помощью аттенюатора - 1 при зондировании ЭО - 9.Upon completion of sounding of the EO-9 and its removal from the low-reflecting tower - 10, sounding of the tower - 10 and registration of the reflected PCs with the minimum attenuation introduced with the attenuator - 1 during sounding of the EO - 9 are performed.
С использованием градуировочных характеристик РИК - 2 на основе зарегистрированных значений амплитуд PC на выходе частотных каналов приемного устройства - 6 оценивают мощность Р(θ, φ; π/2) и Р(θ, φ; Δθ0,5), рассеянных PC при различной ориентации ЭО - 9. Оценки этой мощности используют для расчета по формулам (2) и (3) соответственно действительного значения мощности РСП(θ0, φ0) PC, рассеянных ЭО - 9 в направлении биссектрисы его трехгранного угла в условиях свободного пространства, и множителя ослабления свободного пространства W. Типичные графики градуировочных и калибровочных характеристик РИК - 2, полученные соответственно с использованием оценок мощности Р(θ, φ; π/2) и РСП(θ0, φ0) рассеянных ЭО - 9 PC на длинах волн 3,1 и 10,1 см, приведены на фиг.3 и 4.Using the calibration characteristics of RIC - 2, based on the recorded values of the PC amplitudes at the output of the frequency channels of the receiving device - 6, the power P (θ, φ; π / 2) and P (θ, φ; Δθ 0.5 ) scattered by PCs for different the orientation of the EO - 9. The estimates of this power are used to calculate, according to formulas (2) and (3), the actual value of the power P SP (θ 0 , φ 0 ) PC, of the scattered EO - 9 in the direction of the bisector of its trihedral angle in free space, and the free space attenuation factor W. Typical graphs of gra the mating and calibration characteristics of RIC - 2, obtained respectively using power estimates of P (θ, φ; π / 2) and P SP (θ 0 , φ 0 ) of scattered EO - 9 PCs at wavelengths of 3.1 and 10.1 cm are shown in figure 3 and 4.
Повышение точности калибровки с помощью заявляемого устройства достигается на основе учета и практического исключения влияния на калибровку РИК зеркального отражения ПП полигона и дифракции зондирующих и рассеянных ЭО PC, а также учета ориентации ЭО относительно приемопередающих антенн РИК. Предлагаемое устройство, кроме того, позволяет существенно расширить область калибровки РИК за счет снижения уровня ограничений к типу ПП полигона, диапазону рабочих длин волн калибруемого РИК и техническим характеристикам вышки. Калибровка РИК с помощью предлагаемого устройства предусматривает оценку мощности PC, рассеянных ЭО в условиях свободного пространства, что обеспечивает воспроизводимость результатов калибровки РИК и измерений ЭПР воздушных целей на трассе "земля-воздух".Improving the accuracy of calibration using the inventive device is achieved on the basis of taking into account and practically eliminating the influence on the RIC calibration of specular reflection of the polygon PP and diffraction of the probing and scattered PC EOs, as well as taking into account the orientation of the EO relative to the RIC transceiver antennas. The proposed device, in addition, can significantly expand the area of calibration of the RIC by reducing the level of restrictions on the type of polygon PP, the range of working wavelengths of the calibrated RIC and technical characteristics of the tower. Calibration of the RIC using the proposed device provides an estimate of the power of the PC, scattered EO in free space, which ensures the reproducibility of the results of the calibration of the RIC and ESR measurements of air targets on the ground-to-air path.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126729/09A RU2278396C2 (en) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2004126729/09A RU2278396C2 (en) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2004126729A RU2004126729A (en) | 2006-02-10 |
| RU2278396C2 true RU2278396C2 (en) | 2006-06-20 |
Family
ID=36049790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2004126729/09A RU2278396C2 (en) | 2004-09-03 | 2004-09-03 | Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2278396C2 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2477496C1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of calibrating radar station operating on circularly polarised waves with parallel reception of reflected signals based on value of effective radar cross-section during dynamic measurement of effective radar cross-section of ballistic and space objects |
| RU2477495C1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of calibrating radar station from effective radar cross-section value during dynamic measurement of effective radar cross-section of analysed objects |
| RU2483317C2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for measuring scattering cross-section of large-size objects |
| RU2564659C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Radar measurement system |
| RU2599901C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-10-20 | Георгий Галиуллович Валеев | Antenna of polygon for measuring radar characteristics of targets in fresnel zone |
| RU2707506C1 (en) * | 2019-06-10 | 2019-11-27 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of monitoring operability of a radar station and a system for realizing said radar station |
| RU2784887C1 (en) * | 2022-10-04 | 2022-11-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method for elimination of the negative impact of the uneven frequency response of the antenna system |
-
2004
- 2004-09-03 RU RU2004126729/09A patent/RU2278396C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛЕОНТЬЕВ В.В. Методика калибровки РЛС при измерении эффективной площади рассеяния цели над морем. Ж. "Измерительная техника". 2002, №11, с.37-40. * |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2483317C2 (en) * | 2011-08-03 | 2013-05-27 | Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Apparatus for measuring scattering cross-section of large-size objects |
| RU2477496C1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of calibrating radar station operating on circularly polarised waves with parallel reception of reflected signals based on value of effective radar cross-section during dynamic measurement of effective radar cross-section of ballistic and space objects |
| RU2477495C1 (en) * | 2011-10-25 | 2013-03-10 | Открытое акционерное общество "Корпорация космических систем специального назначения "Комета" | Method of calibrating radar station from effective radar cross-section value during dynamic measurement of effective radar cross-section of analysed objects |
| RU2564659C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Radar measurement system |
| RU2599901C1 (en) * | 2015-06-18 | 2016-10-20 | Георгий Галиуллович Валеев | Antenna of polygon for measuring radar characteristics of targets in fresnel zone |
| RU2707506C1 (en) * | 2019-06-10 | 2019-11-27 | Акционерное общество "НИИ измерительных приборов - Новосибирский завод имени Коминтерна" (АО "НПО НИИИП-НЗиК") | Method of monitoring operability of a radar station and a system for realizing said radar station |
| RU2784887C1 (en) * | 2022-10-04 | 2022-11-30 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт Приборостроения имени В.В. Тихомирова" | Method for elimination of the negative impact of the uneven frequency response of the antenna system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2004126729A (en) | 2006-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7579988B2 (en) | Method, device and system for determining direction of arrival of signal | |
| US5557282A (en) | Height finding antenna apparatus and method of operation | |
| CN108469607B (en) | Unmanned aerial vehicle detection radar angle measurement method based on frequency scanning antenna | |
| CN107976660B (en) | Missile-borne multi-channel radar ultra-low-altitude target analysis and multi-path echo modeling method | |
| CN114781190B (en) | Radar detection capability simulation method and device | |
| CN113253213A (en) | Method and system for measuring ionosphere echo space distribution characteristics of high-frequency ground wave radar | |
| RU2278396C2 (en) | Device for calibrating surface radiolocation measuring complexes at small positioning angles | |
| RU2308050C1 (en) | Method for measurement of effective dispersion area of ground objects by radar with synthesized antenna aperture | |
| CN114624660A (en) | Antenna transmitting directional diagram, receiving directional diagram and beam directional diagram testing method | |
| CN106707251B (en) | Answering machine power calibrating method and device | |
| Sensani et al. | Radar image based near-field to far-field conversion algorithm in RCS measurements | |
| Bredemeyer et al. | Comparison of principles for measuring the reflectivity values from wind turbines | |
| RU2682239C1 (en) | Low-flying target accurate tracking method by elevation angle under interference conditions | |
| CN114137486A (en) | Calibration method of shipborne radar system and method for detecting non-cooperative target RCS | |
| Knorr | Weather radar equation correction for frequency agile and phased array radars | |
| CN109212492B (en) | Time domain reconstruction airborne radar clutter suppression method based on knowledge assistance | |
| RU2210789C2 (en) | Procedure measuring effective scattering surface of objects | |
| Rivas-Torres | Modern Radar Vertical Coverage Diagram Including Interference | |
| RU2817291C1 (en) | Method of eliminating false bearings in a passive radar station with a single survey of a rotating antenna-feeder system | |
| RU2740296C1 (en) | Method for high-precision direction finding of director of multiple response-pulse interference | |
| CA3045206A1 (en) | Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar system | |
| Kutuzov et al. | Cordless Conformal Antenna Array of a Deployable Decameter Range Radar | |
| CN117368613A (en) | Ship model body RCS test system and method in complex outfield environment | |
| Kingsley et al. | Dual HF radar measurements of sea waves from straight coastlines | |
| Riddolls | Arctic Over-the-Horizon Radar Receive Array Design Considerations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060904 |