RU2306580C1 - Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes - Google Patents
Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2306580C1 RU2306580C1 RU2006105979/09A RU2006105979A RU2306580C1 RU 2306580 C1 RU2306580 C1 RU 2306580C1 RU 2006105979/09 A RU2006105979/09 A RU 2006105979/09A RU 2006105979 A RU2006105979 A RU 2006105979A RU 2306580 C1 RU2306580 C1 RU 2306580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- directions
- angular
- packet
- strobe
- coordinates
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при сопровождении траекторий объектов в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) с двумерной фазированной антенной решеткой (ФАР) с узким лучом по обеим угловым координатам.The invention relates to the field of radar and can be used to accompany the trajectories of objects in the survey radar stations (radar) with a two-dimensional phased antenna array (PAR) with a narrow beam in both angular coordinates.
Известен способ измерения угловых координат объекта в процессе захвата (обнаружения) и сопровождения траектории в стробах, включающий зондирование направлений строба, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов в соответствии заданным критерием объединения направлений в угловой пакет, вычисление угловых координат объекта (А.Фарина, Студер Ф. Цифровая обработка радиолокационной информации. Сопровождение целей. М.: Радио и связь, 1993, с.25-27, 23).A known method of measuring the angular coordinates of an object during the capture (detection) and tracking of the trajectory in the gates, including sensing the strobe directions, forming a two-dimensional angular packet of detected signals in accordance with the specified criterion for combining directions into an angular packet, calculating the angular coordinates of the object (A. Farina, Student F. Digital processing of radar information. Target tracking. M: Radio and communications, 1993, p.25-27, 23).
Под направлением понимается положение луча антенны РЛС по углу места и азимуту. В процессе обзора пространства луч антенны дискретно перемещается от направления к направлению по заданной программе.Direction refers to the position of the radar antenna beam in elevation and azimuth. In the process of viewing space, the antenna beam discretely moves from direction to direction according to a given program.
При зондировании направления осуществляется излучение зондирующего сигнала, прием отраженного от объекта сигнала, измерение амплитуды принятого сигнала, сравнение амплитуды сигнала с порогом, запоминание координат направления, в котором произошло обнаружение сигнала, и дальности до объекта.When probing the direction, the radiation of the probe signal is received, the signal reflected from the object is received, the amplitude of the received signal is measured, the signal amplitude is compared with the threshold, the coordinates of the direction in which the signal was detected and the distance to the object are stored.
В РЛС с бинарной обработкой сигнала измерение амплитуды принятого сигнала не проводится.In radar with binary signal processing, the amplitude of the received signal is not measured.
Под стробами захвата и сопровождения траектории понимается предварительно рассчитанная область в пространстве, в которой с известной достаточно высокой вероятностью будет находиться объект, движущийся в направлении и со скоростью, экстраполированными на основе предыдущих данных об объекте, через время, равное периоду обращения к объекту, осматриваемая с помощью зондирующих сигналов, излучаемых независимо от осмотра зоны регулярного обзора (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.199).By trapping and tracking gates, we mean a pre-calculated area in space in which, with a known sufficiently high probability, there will be an object moving in the direction and with speed extrapolated based on previous data about the object, after a time equal to the period of access to the object, viewed from using sounding signals emitted independently of the inspection of the regular review zone (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. radio, 1974, p.1 99).
В стробах захвата и сопровождения, как правило, обеспечивается вероятность обнаружения значительно более высокая, чем в зоне регулярного обзора.In capture and tracking gates, as a rule, the probability of detection is significantly higher than in the regular viewing area.
Поясним понятие «двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов».Let us explain the concept of “two-dimensional angular packet of detected signals”.
В процессе обзора пространства радиолокационной станцией в каждое направление (положение луча антенны) излучается зондирующий сигнал, принимается сигнал, отраженный от объекта, измеряется его амплитуда и угловые координаты, определяется дальность до объекта. Принятый сигнал сравнивается с порогом обнаружения. В результате в каждом направлении для каждой дискреты по дальности в плоскости угол места-азимут (ε-β) на выходе порогового устройства присутствует сигнал, если он превышает уровень порога (сигнал обнаружен), сигнал на выходе порогового устройства отсутствует, если принятый сигнал ниже уровня порога (сигнал не обнаружен). Объект, находящийся на большой дальности, как правило, обнаруживается в одном направлении. С приближением объекта уровень отраженного сигнала возрастает, и объект обнаруживается в нескольких направлениях. Множество направлений, в которых обнаружены сигналы на одинаковой дальности, образует двумерный угловой пакет, если для любого направления этого множества выполняется заданный критерий объединения направлений в угловой пакет.During the space survey of the radar station, a probing signal is emitted in each direction (the position of the antenna beam), a signal reflected from the object is received, its amplitude and angular coordinates are measured, and the distance to the object is determined. The received signal is compared with the detection threshold. As a result, in each direction for each discrete in distance in the plane, the elevation-azimuth angle (ε-β) at the output of the threshold device contains a signal if it exceeds the threshold level (signal is detected), there is no signal at the output of the threshold device if the received signal is below the level threshold (no signal detected). An object located at a long range, as a rule, is detected in one direction. As the object approaches, the level of the reflected signal increases, and the object is detected in several directions. The set of directions in which signals are detected at the same range forms a two-dimensional angular packet if, for any direction of this set, the specified criterion for combining the directions into an angular packet is fulfilled.
Сформированный двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов является полным, если в его окрестности нет направлений, которые могли бы быть включены в пакет в соответствии с заданным критерием объединения направлений в угловой пакет.The generated two-dimensional angular package of detected signals is complete if there are no directions in its vicinity that could be included in the package in accordance with the specified criterion for combining directions into an angular package.
Угловые координаты объекта, рассчитанные по полному угловому пакету обнаруженных сигналов, являются наиболее точными, т.к. при этом используется вся информация об объекте, полученная в процессе зондирования направлений.The angular coordinates of the object, calculated from the full angular package of detected signals, are the most accurate, because this uses all the information about the object obtained in the process of sensing directions.
Если в процессе формирования двумерного углового пакета параметры зондирования не меняются, то полный угловой пакет достаточно больших размеров практически симметричен относительно истинного положения объекта, т.е. объект расположен практически в центре полного двумерного углового пакета.If during the formation of a two-dimensional angular packet, the sensing parameters do not change, then the full angular packet of sufficiently large dimensions is almost symmetrical with respect to the true position of the object, i.e. the object is located almost in the center of the full two-dimensional angular package.
Отметим, что в известных способах не имеет значения, когда осуществляется формирование углового пакета - по мере зондирования направлений строба или по окончании зондирования всех его направлений.Note that in the known methods it does not matter when the formation of the angular packet is carried out - as probing the direction of the gate or at the end of sensing all its directions.
Известный способ имеет следующий недостаток.The known method has the following disadvantage.
При определении угловых координат объекта в стробе используется геометрический центр координат направлений, в которых произошло обнаружение сигнала, т.е. геометрический центр двумерного углового пакета обнаруженных сигналов. Другие характеристики РЛС и углового пакета обнаруженных сигналов, такие как вид диаграммы направленности антенны РЛС, амплитуда и закон флюктуации обнаруженных сигналов, в известном способе не учитываются. Вследствие чего точность измерения угловых координат объекта оказывается низкой.When determining the angular coordinates of the object in the strobe, the geometric center of the coordinates of the directions in which the signal was detected is used, i.e. the geometric center of the two-dimensional angular packet of detected signals. Other characteristics of the radar and the angular packet of the detected signals, such as the type of radiation pattern of the radar antenna, the amplitude and fluctuation law of the detected signals, are not taken into account in the known method. As a result, the accuracy of measuring the angular coordinates of the object is low.
Таким образом, недостатком известного технического решения является низкая точность измерения угловых координат.Thus, a disadvantage of the known technical solution is the low accuracy of measuring angular coordinates.
Наиболее близким к заявляемому является способ измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах, включающий зондирование направлений строба, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов в соответствии заданным критерием объединения направлений в угловой пакет, вычисление угловых координат объекта (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.198-200). Угловые координаты объекта при этом определяют известными методами на основании анализа характеристик двумерного углового пакета обнаруженных сигналов, сформированного в стробе захвата или сопровождения (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.152-155).Closest to the claimed is a method of measuring the angular coordinates of the object during the capture and tracking of the trajectory in the gates, including probing the strobe directions, the formation of a two-dimensional angular packet of detected signals in accordance with the specified criteria for combining directions into an angular packet, calculation of the angular coordinates of the object (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p.198-200). In this case, the angular coordinates of the object are determined by known methods based on the analysis of the characteristics of a two-dimensional angular packet of detected signals formed in the capture or tracking gate (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p. 152- 155).
В качестве критерия объединения направлении в двумерный угловой пакет может быть выбрано угловое расстояние КПАК между данным направлением и ближайшим к нему направлением в пакете.As a criterion for combining the direction into a two-dimensional angular package, the angular distance K PAK between this direction and the direction closest to it in the package can be selected.
Направление, в котором произошло обнаружение сигнала, включается в существующий угловой пакет, если выполняется условие (выполняется заданный критерий объединения направлений в пакет):The direction in which the signal was detected is included in the existing corner packet if the condition is fulfilled (the specified criterion for combining the directions into the packet is fulfilled):
где Δε, Δβ - угловые расстояния между двумя направлениями по углу места и азимуту соответственно;where Δε, Δβ are the angular distances between two directions in elevation and azimuth, respectively;
Δε, Δβ - шаг перемещения луча по углу места и азимуту соответственно.Δ ε , Δ β - the step of the beam along the elevation and azimuth, respectively.
На фиг.1 приведен пример двумерного углового пакета обнаруженных сигналов (обозначен затемненными положениями луча). Для приведенного в примере углового пакета критерий объединения направлений в пакет равен КПАК=1, т.е. в двумерный угловой пакет объединяются только направления (в которых обнаружен сигнал), являющиеся ближайшими к какому-либо направлению пакета.Figure 1 shows an example of a two-dimensional angular packet of detected signals (indicated by the darkened positions of the beam). For the angular packet shown in the example, the criterion for combining directions into a packet is equal to K PAK = 1, i.e. only directions (in which a signal is detected) that are closest to any direction of the packet are combined into a two-dimensional angular packet.
Наиболее близкое техническое решение имеет следующий недостаток.The closest technical solution has the following disadvantage.
В процессе захвата и сопровождения траектории объекта осуществляется экстраполяция положения объекта (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.198, рис.6.1). Вокруг экстраполированного положения объекта предварительно рассчитывается область - строб, в котором с заданной вероятностью будет находиться объект через установленный промежуток времени, равный периоду обращения к объекту. По достижении заданного времени зондируются направления строба в соответствии с заданной последовательностью. Подчеркнем, что в наиболее близком способе зондирования направлений строба продолжаются до тех пор, пока не будут прозондированы все направления строба. При этом в каждое направление строба излучается зондирующий сигнал, принимается отраженный от объекта сигнал, измеряется его амплитуда, которая затем сравнивается с порогом обнаружения, и измеряются координаты направления, в котором произошло обнаружение сигнала, и дальность до объекта. В процессе зондирования направлений строба в соответствии с заданным критерием объединения направлений в пакет формируется двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов, по результатам анализа которого известными методами определяются угловые координаты объекта.In the process of capturing and tracking the trajectory of the object, the position of the object is extrapolated (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p.198, Fig. 6.1). Around the extrapolated position of the object, the region is preliminarily calculated - the strobe, in which, with a given probability, the object will be located after a set period of time equal to the period of access to the object. Upon reaching a predetermined time, strobe directions are probed in accordance with a predetermined sequence. We emphasize that in the closest method of probing the strobe directions, they continue until all strobe directions are probed. In this case, a probing signal is emitted into each direction of the strobe, a signal reflected from the object is received, its amplitude is measured, which is then compared with the detection threshold, and the coordinates of the direction in which the signal was detected and the distance to the object are measured. In the process of sensing the strobe directions in accordance with the specified criterion for combining the directions into a packet, a two-dimensional angular packet of detected signals is formed, based on the analysis of which angular coordinates of the object are determined by known methods.
Однако если за время экстраполяции параметры движения сопровождаемого объекта изменились (объект совершил маневр), то истинное положение объекта и центр предварительно рассчитанного строба будут отличаться. В этом случае часть направлений, в которых мог быть обнаружен отраженный от объекта сигнал, т.е. часть углового пакета, оказывается вне строба (фиг.1). А поскольку направления вне строба не зондируются, то сформированный в стробе двумерный угловой пакет будет не полным и не симметричным относительно истинного положения объекта. Угловые координаты объекта на основании анализа такого пакета, как известно, определяются с ошибками. В результате экстраполяция положения объекта на время следующего обращения к нему будет произведена с еще большими ошибками, что приведет к неустойчивому сопровождению траектории объекта и, в конечном счете, к срыву траектории с сопровождения.However, if during the extrapolation the motion parameters of the tracked object changed (the object made a maneuver), then the true position of the object and the center of the previously calculated strobe will differ. In this case, part of the directions in which the signal reflected from the object could be detected, i.e. part of the corner packet is outside the gate (figure 1). And since the directions outside the strobe are not probed, the two-dimensional angular packet formed in the strobe will be incomplete and not symmetrical with respect to the true position of the object. The angular coordinates of the object based on the analysis of such a package, as you know, are determined with errors. As a result, the position of the object will be extrapolated for the next time it is accessed with even greater errors, which will lead to unstable tracking of the object’s trajectory and, ultimately, to disruption of the trajectory from tracking.
Таким образом, недостатком наиболее близкого способа является низкая точность измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах.Thus, the disadvantage of the closest method is the low accuracy of measuring the angular coordinates of the object during the capture and tracking of the trajectory in the gates.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка. Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является увеличение точности измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах.The invention is aimed at eliminating this drawback. The problem being solved (technical result), therefore, is to increase the accuracy of measuring the angular coordinates of the object during the capture and tracking of the trajectory in the gates.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах, включающем зондирование направлений строба, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов в соответствии заданным критерием объединения направлений в угловой пакет, вычисление угловых координат объекта, согласно изобретению зондирование направлений строба производят до тех пор, пока не будет найдено направление, в котором произошло обнаружение сигнала, после чего осуществляют зондирование направлений в окрестности упомянутого направления, включая направления вне границ строба, если они попадают в упомянутую окрестность, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов осуществляют по мере зондирования направлений из упомянутой окрестности, применяя к каждому из них заданный критерий объединения направлений в угловой пакет, по окончании формирования двумерного углового пакета обнаруженных сигналов осуществляют вычисление угловых координат объекта.The specified technical result is achieved by the fact that in the method of measuring the angular coordinates of the object during the capture and tracking of the trajectory in the gates, including probing the direction of the strobe, the formation of a two-dimensional angular packet of detected signals in accordance with the specified criterion for combining directions into an angular packet, the calculation of the angular coordinates of the object, according to the invention sounding of the strobe directions is performed until the direction in which the signal was detected is found after о carry out sounding of directions in the vicinity of the mentioned direction, including directions outside the strobe boundaries, if they fall into the said neighborhood, the formation of a two-dimensional angular packet of detected signals is carried out as sounding directions from the said neighborhood, applying to each of them a specified criterion for combining the directions into an angular packet, upon completion of the formation of a two-dimensional angular packet of detected signals, the angular coordinates of the object are calculated.
Указанный технический результат достигается также тем, что:The specified technical result is also achieved by the fact that:
- зондирование направлений строба начинают с центрального направления строба, затем зондируют направления, ближайшие к центральному, затем - направления, отстоящие через одно направление от центрального, и т.д.;- sounding of the strobe directions starts from the central direction of the strobe, then probes the directions closest to the central one, then directions that are separated by one direction from the central one, etc .;
- в качестве окрестности направления, в котором произошло обнаружение сигнала, выбирают множество направлений, лежащих на прямой линии, параллельной одной из осей координат и проходящей через упомянутое направление, при этом первую угловую координату объекта определяют из углового пакета, сформированного по упомянутому множеству направлений, а вторую угловую координату объекта определяют из углового пакета, сформированного по множеству направлений, лежащих на прямой линии, параллельной другой оси координат, и проходящей через направление первого углового пакета, соответствующее первой угловой координате объекта;- as a neighborhood of the direction in which the signal was detected, choose a lot of directions lying on a straight line parallel to one of the coordinate axes and passing through the mentioned direction, while the first angular coordinate of the object is determined from the angular packet formed in the above-mentioned many directions, and the second angular coordinate of the object is determined from the angular packet formed in a set of directions lying on a straight line parallel to the other coordinate axis and passing through the direction the first angular packet corresponding to the first angular coordinate of the object;
- в качестве критерия объединения направлений в угловой пакет используют угловое расстояние КПАК между данным направлением и ближайшим к нему направлением в пакете, при этом направление включают в угловой пакет, если выполняется условие:- as a criterion for combining directions in an angular package, use the angular distance K PAK between this direction and the direction closest to it in the package, while the direction is included in the corner package if the condition is met:
где Δε, Δβ - угловые расстояния между двумя направлениями по углу места и азимуту соответственно;where Δε, Δβ are the angular distances between two directions in elevation and azimuth, respectively;
Δε, Δβ - шаг перемещения луча по углу места и азимуту соответственно.Δ ε , Δ β - the step of the beam along the elevation and azimuth, respectively.
Суть заявляемого технического решения заключается в следующем. Известно, что в процессе захвата и сопровождения траектории объекта координаты центров стробов всегда определяются с ошибками. Причинами этих ошибок является различные факторы, из которых основные - погрешности в измерении параметров движения объекта, на основании которых производится экстраполяция его положения, и непредвиденный маневр объекта за время экстраполяции. В результате действительное положение объекта, как правило, не совпадает с центром строба.The essence of the proposed technical solution is as follows. It is known that in the process of capturing and tracking the trajectory of an object, the coordinates of the centers of the gates are always determined with errors. The causes of these errors are various factors, of which the main ones are errors in measuring the parameters of the object’s movement, on the basis of which its position is extrapolated, and the object’s unexpected maneuver during extrapolation. As a result, the actual position of the object, as a rule, does not coincide with the center of the strobe.
Известно также, что обнаружение объекта, находящегося ближе некоторой дальности, происходит одновременно в нескольких угловых направлениях, т.е. по объекту формируется двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов. Размеры углового пакета могут быть достаточно большими. Так, например, известно, что в обзорных РЛС средней дальности для шага перемещения луча антенны, равного 0.5 ширины луча по уровню половинной мощности, при обнаружении крупных летательных аппаратов сложной формы двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов может достигать 25 направлений. На фиг.1 приведен пример двумерного углового пакета обнаруженных сигналов, состоящего из 3 направлений.It is also known that the detection of an object located closer than a certain distance occurs simultaneously in several angular directions, i.e. a two-dimensional angular packet of detected signals is formed on the object. The dimensions of the corner package can be quite large. So, for example, it is known that in mid-range survey radars for the step of moving the antenna beam equal to 0.5 of the beam width at half power level, when detecting large aircraft of complex shape, the two-dimensional angular packet of detected signals can reach 25 directions. Figure 1 shows an example of a two-dimensional angular packet of detected signals, consisting of 3 directions.
Если сопровождаемый объект за время экстраполяции совершает интенсивный непредвиденный маневр, то может оказаться, что часть направлений, в которых мог быть обнаружен отраженный от объекта сигнал, оказывается вне строба, положение которого было рассчитано по данным, полученным в условиях отсутствия маневра. В этом случае двумерный угловой пакет, сформированный в стробе, оказывается не полным и не симметричным относительно истинного положения объекта (фиг.1). Координаты объекта по такому угловому пакету определяются с ошибками. При достаточно интенсивном маневре объекта ошибки определения его угловых координат в стробе могут оказаться столь значительными, что при последующей экстраполяции объект не будет накрыт стробом, и его траектория будет сорвана.If the escorted object performs an intense unforeseen maneuver during extrapolation, it may turn out that some of the directions in which the signal reflected from the object could be detected is outside the strobe, the position of which was calculated using data obtained in the absence of maneuver. In this case, the two-dimensional angular packet formed in the strobe is not complete and not symmetrical with respect to the true position of the object (Fig. 1). The coordinates of the object for such an angular package are determined with errors. With a sufficiently intensive maneuver of the object, the errors in determining its angular coordinates in the strobe can turn out to be so significant that during subsequent extrapolation the object will not be covered by the strobe and its trajectory will be disrupted.
В заявляемом техническом решении в границах строба производится поиск только одного направления, в котором обнаруживается сигнал. После того, как указанное направление найдено, порядок зондирования направлений изменяется. Теперь, начиная с направлений, ближайших к найденному, и последовательно переходя к другим, осуществляются зондирования направлений и формирование (по заданному критерию) двумерного углового пакета обнаруженных сигналов. При этом границы строба во внимание не принимаются.In the claimed technical solution, within the boundaries of the strobe, only one direction in which the signal is detected is searched. After the indicated direction is found, the order of sounding directions changes. Now, starting from the directions closest to the found one, and passing successively to others, sounding of the directions and formation (according to a given criterion) of a two-dimensional angular packet of detected signals are carried out. In this case, the strobe boundaries are not taken into account.
Как уже отмечалось, критерием для включения направления, в котором произошло обнаружение сигнала, в существующий угловой пакет является его расстояние КПАК по угловым координатам к ближайшему к нему направлению пакета. (Вначале в качестве существующего углового пакета принимается угловой пакет, состоящий из одного направления - направления, котором произошло обнаружение сигнала при осмотре строба). При этом проверяется условие (1).As already noted, the criterion for including the direction in which the signal was detected in the existing angular packet is its distance K PAK in angular coordinates to the packet direction closest to it. (First, as an existing angular packet, an angular packet is taken, consisting of one direction - the direction that the signal was detected during inspection of the strobe). In this case, condition (1) is checked.
Порядок измерения угловых координат объекта в стробе в заявляемом способе следующий.The procedure for measuring the angular coordinates of the object in the strobe in the inventive method is as follows.
Начинают осматривать строб в соответствии с заданной последовательностью, например, вначале осматривают центральное направление строба, затем - направления строба, ближайшие к центральному, затем - направления, отстоящие через одно направление от центрального, и т.д. Как только в некотором направлении строба произошло обнаружение сигнала, то далее последовательно зондируются направления в окрестности этого направления. Так, при критерии объединения направлений в пакет равном КПАК=1, зондирование начинают с направлений, ближайших к указанному. По мере зондирования направлений к каждому из них применяется заданный критерий объединения направлений в пакет, при выполнении которого направление включается в пакет. Затем зондируются направления, ближайшие к направлениям, вновь включенным в пакет, и т.д.They begin to inspect the strobe in accordance with a given sequence, for example, first they examine the central direction of the strobe, then the strobe directions closest to the central, then the directions spaced one direction from the central, etc. As soon as a signal was detected in a certain direction of the strobe, then directions in the vicinity of this direction are subsequently probed. So, with the criteria for combining directions into a package equal to K PAK = 1, sounding starts from the directions closest to the specified one. As the directions are probed, each of them applies the specified criterion for combining the directions into a package, during which the direction is included in the package. Then the directions closest to the directions newly included in the package are probed, etc.
Если направлениями, подлежащими зондированию, оказываются направления вне границ строба, то зондируются и включаются в пакет при выполнении заданного критерия и они.If the directions to be sensed are directions outside the strobe, then they are probed and included in the package when the specified criterion is fulfilled.
Формирование двумерного углового пакета заканчивается, когда во всех направлениях, которые могли быть включены в пакет в соответствии с заданным критерием, не произошло обнаружение сигнала. Сформированный таким образом двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов является полным, а следовательно, и симметричным относительно положения объекта.The formation of a two-dimensional angular packet ends when in all directions that could be included in the packet in accordance with a given criterion, the signal was not detected. The two-dimensional angular packet thus formed of the detected signals is complete and, therefore, symmetrical with respect to the position of the object.
По окончании формирования двумерного углового пакета осуществляется вычисление угловых координат объекта.At the end of the formation of the two-dimensional angular package, the angular coordinates of the object are calculated.
Оптимальные методы определения угловых координат объекта известны. Они основаны на измерении характеристик углового пакета (например, Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.43-47; Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов, Военное издательство Министерства обороны СССР, - М., 1968, стр.244-258; Кисляков В.И., Лужных С.Н., Прудников С.Я. «Измерение угловых координат объекта одноканальной импульсной РЛС по угловому пакету произвольных размеров». Радиопромышленность, 2005, вып.1, с.83).Optimal methods for determining the angular coordinates of an object are known. They are based on measuring the characteristics of an angular package (for example, Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p. 43-47; Samsonenko S.V. Digital methods of optimal processing of radar signals, Military publishing house of the Ministry of Defense of the USSR, - M., 1968, pp. 244-258; Kislyakov VI, Luzhnykh SN, Prudnikov S.Ya. “Measurement of the angular coordinates of an object of a single-channel impulse radar from an angular packet of arbitrary sizes.” Radio industry , 2005,
Угловые координаты объекта по данным двумерного углового пакета обнаруженных сигналов (на основе метода, приведенного в книге Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов, Военное издательство Министерства обороны СССР, - М., 1968 в формулах 7.2.7 на с.247 и 7.2.20 на с.257 соответственно) могут быть определены следующим образом.The angular coordinates of the object according to the two-dimensional angular package of detected signals (based on the method described in the book Samsonenko S.V. Digital Methods for Optimal Processing of Radar Signals, Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, - M., 1968 in formulas 7.2.7 on p.247 and 7.2.20 on p.257, respectively) can be defined as follows.
Для нефлюктуирующего по амплитуде сигнала оценка угловой координаты 
где ρ1, ρ2, ...ρi, ...,ρn - выборочные значения амплитуд сигналов в строке (столбце) двумерного углового пакета, содержащей (содержащем) максимальное по пакету значение сигнала;where ρ 1 , ρ 2 , ... ρ i , ..., ρ n are the sample values of the amplitudes of the signals in the row (column) of the two-dimensional angular packet containing (containing) the maximum signal value in the packet;
I0(.), I1(.) - модифицированная функция Бесселя первого типа нулевого и первого порядка соответственно;I 0 (.), I 1 (.) - a modified Bessel function of the first type of zero and first order, respectively;
А'i - производная от весового коэффициента Аi;A ' i is the derivative of the weight coefficient A i ;
А0 - величина сигнала в направлении максимума ДНА;And 0 is the magnitude of the signal in the direction of the maximum bottom;
Q(.) - функция, определяющая вид нормированной к своему максимуму ДНА по измеряемой координате;Q (.) Is a function that determines the type of DND normalized to its maximum in the measured coordinate;
σ - среднеквадратическое значение шума;σ is the rms value of the noise;
θi - известное положение максимума ДНА в момент приема i-го импульса углового пакета;θ i is the known position of the maximum of the BOTTOM at the time of reception of the i-th pulse of the angular packet;
Для флюктуирующего по амплитуде сигнала оценка угловой координаты объекта 
где 
k'i - производная от отношения ki;k ' i is the derivative of the relation k i ;
σо - максимальное значение среднеквадратического изменения отраженного сигнала;σ about - the maximum value of the root mean square change of the reflected signal;
Таким образом, в заявляемом способе для получения полного двумерного углового пакета обнаруженных сигналов достаточно обнаружить в стробе сигнал от объекта в любом направлении пакета. Поскольку угловые координаты объекта, определяемые на основании анализа полного углового пакета, являются наиболее точными, устойчивость захвата и сопровождения траектории значительно увеличивается.Thus, in the inventive method, to obtain a complete two-dimensional angular packet of detected signals, it is sufficient to detect in the strobe the signal from the object in any direction of the packet. Since the angular coordinates of the object, determined on the basis of the analysis of the full angular package, are the most accurate, the stability of the capture and tracking of the path increases significantly.
Если заранее известно, что объект образует двумерный угловой пакет достаточно больших размеров, т.е. двумерный угловой пакет объекта заведомо симметричен, то измерение угловых координат может быть существенно упрощено. Так, например, может применяться способ, основанный на заявляемом, в котором анализируется не весь двумерный угловой пакет, а два его взаимно перпендикулярных фрагмента, сформированных из направлений, лежащих на прямых линиях, параллельных координатным осям (фиг.2). В этом варианте условие симметрии фрагментов угловых пакетов относительно истинного положения объекта используется раздельно для каждой координаты объекта.If it is known in advance that the object forms a two-dimensional angular packet of sufficiently large sizes, i.e. Since the two-dimensional angular package of the object is obviously symmetric, the measurement of angular coordinates can be significantly simplified. So, for example, a method based on the claimed one can be applied, in which not the entire two-dimensional angular packet is analyzed, but two mutually perpendicular fragments formed from directions lying on straight lines parallel to the coordinate axes (Fig. 2). In this embodiment, the condition of symmetry of fragments of corner packets relative to the true position of the object is used separately for each coordinate of the object.
Порядок измерения угловых координат при этом следующий. После того, как в стробе определено направление, в котором произошло обнаружение сигнала, в его окрестности выбирают множество направлений, лежащих на прямой линии, параллельной одной из осей координат (на фиг.2 - линия с координатой βн, параллельная оси ε), и проходящей через упомянутое направление, при этом первую угловую координату объекта εo определяют из углового пакета, сформированного по упомянутому множеству направлений, а вторую угловую координату объекта βо определяют из углового пакета, сформированного по множеству направлений, лежащих на прямой линии, параллельной другой оси координат (линия с координатой εo параллельная оси β), проходящей через направление первого углового пакета, соответствующее первой угловой координате объекта (координате εо).The procedure for measuring angular coordinates is as follows. After the direction in which the signal was detected is determined in the strobe, a lot of directions are selected in its vicinity lying on a straight line parallel to one of the coordinate axes (in Fig. 2, a line with coordinate β n parallel to the ε axis), and passing through the aforementioned direction, while the first angular coordinate of the object ε o is determined from the angular package formed in the above-mentioned set of directions, and the second angular coordinate of the object β o is determined from the angular package formed in the multi-direction d lying on a straight line parallel to the other coordinate axis (line with the coordinate ε o parallel to the β axis) passing through the direction of the first angular packet corresponding to the first angular coordinate of the object (coordinate ε о ).
Таким образом достигается заявляемый технический результат.Thus, the claimed technical result is achieved.
Отметим, что в заявляемом способе, как правило, не зондируются все направления строба. Поэтому в случае сопровождения скоростных маневрирующих объектов, по которым стробы захвата и сопровождения чрезвычайно велики, способ позволяет достичь дополнительного технического результата - значительного сокращения временных и энергетических затрат на осмотр стробов. Для мобильных обзорных РЛС указанный дополнительный технический результат имеет существенное значение, поскольку при ограниченных временных и энергетических ресурсах, свойственных мобильным РЛС, позволяет значительно увеличить пропускную способность РЛС.Note that in the inventive method, as a rule, all strobe directions are not probed. Therefore, in the case of tracking high-speed maneuvering objects, for which the capture and tracking strobes are extremely large, the method allows to achieve an additional technical result - a significant reduction in time and energy costs for inspection of gates. For mobile surveillance radars, this additional technical result is essential, since with limited time and energy resources inherent in mobile radars, it can significantly increase the bandwidth of the radar.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 - иллюстрирует заявляемый способ; сплошными линиями обозначены границы строба по угловым координатам и направления луча в стробе; пунктирными линиями обозначены направления, зондируемые вне границ строба; затемненные направления луча - направления, в которых произошло обнаружение, эти направления образуют двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов.Figure 1 - illustrates the inventive method; solid lines indicate the boundaries of the strobe in angular coordinates and the direction of the beam in the strobe; dashed lines indicate directions probed outside the strobe; shaded beam directions - the directions in which the detection occurred, these directions form a two-dimensional angular packet of detected signals.
Фиг.2 - иллюстрирует способ, в котором измерение угловых координат осуществляется по двум пересекающимся фрагментам двумерного углового пакета обнаруженных сигналов.Figure 2 - illustrates a method in which the measurement of angular coordinates is carried out on two intersecting fragments of a two-dimensional angular package of detected signals.
Фиг.3 - блок-схема обзорной РЛС, реализующей заявляемый способ.Figure 3 - block diagram of the surveillance radar that implements the inventive method.
Обзорная радиолокационная станция, реализующая заявляемый способ, содержит (фиг.3) антенну 1, устройство управления лучом 2, выход которого соединен с антенной 1, последовательно соединенные передатчик 3, антенный переключатель 4, приемник 5 и вычислитель 6, а также синхронизатор 7, при этом сигнальный вход/выход антенны 1 соединен со входом/выходом антенного переключателя 4, а координатный ее выход - со вторым входом вычислителя 6, четыре выхода синхронизатора 7 соединены соответственно со входом устройства управления лучом 2, входом передатчика 3, вторым входом приемника 5 и с третьим входом вычислителя 6, выход вычислителя 6 соединен со входом устройства управления лучом 2 (Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 1986, стр. 19).Survey radar station that implements the inventive method, contains (Fig.3) an
Указанная РЛС может быть выполнена на следующих функциональных элементах.The specified radar can be performed on the following functional elements.
Антенна 1 - ФАР с двумерным электронным сканированием по углу места и азимуту (Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.138).Antenna 1 - PAR with two-dimensional electronic scanning in elevation and azimuth (Reference for radar. Edited by M. Skolnik, vol. 2, - M .: Sov. Radio, 1977, p.138).
Устройство управления лучом 2 - цифровой вычислитель, реализующий известный алгоритм расчета распределения состояний фазовращателей в полотне ФАР и формирования луча в заданном направлении по углу места (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.141-143).
Передатчик 3 - многокаскадный импульсный передатчик на клистроне (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.278-279, рис.7.2).Transmitter 3 - a multi-stage pulse transmitter on a klystron (A.M. Pedak et al. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military Publishing House, 1967, p. 278-279, Fig. 7.2).
Антенный переключатель 4 - балансный антенный переключатель на базе циркулятора (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.166-168).Antenna switch 4 - balanced antenna switch based on a circulator (A.M. Pedak et al. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military publishing house, 1967, p.166-168).
Приемник 5 - супергетеродинный приемник (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.343-344, рис.8.1).Receiver 5 - superheterodyne receiver (A.M. Pedak et al. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military Publishing House, 1967, p.343-344, Fig. 8.1).
Вычислитель 6 - цифровой вычислитель. В вычислителе 6 реализуется известный способ захвата и сопровождения траектории объекта (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.285-287), порядок зондирования направлений в стробах и вычисление угловых координат объекта.Calculator 6 is a digital calculator. Calculator 6 implements a well-known method of capturing and tracking the trajectory of an object (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M .: Sov. Radio, 1974, p. 285-287), the order of sounding directions in gates and the calculation of the angular coordinates of the object .
Синхронизатор 7 - выполнен на основе задающего генератора и последовательно соединенной с ним цепочки делителей частоты (Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В.Григорина-Рябова, М.: Сов.радио, 1970, с.602-603).Synchronizer 7 - is made on the basis of a master oscillator and a chain of frequency dividers connected in series (Radar devices (theory and construction principles). Edited by V.V. Grigorin-Ryabov, M .: Sov.radio, 1970, p. 602- 603).
Рассмотрим работу обзорной РЛС, реализующей заявляемый способ (фиг.3).Consider the work of a surveillance radar that implements the inventive method (figure 3).
По команде от синхронизатора 7 в устройстве управления лучом 2 рассчитывается распределение состояний фазовращателей в полотне антенны 1 и луч антенны 1 устанавливается в заданном направлении зоны обзора РЛС. Сформированный в передатчике 3 высокочастотный зондирующий сигнал через антенный переключатель 4 подается в антенну и излучается. Отраженный от объекта сигнал принимается антенной 1, через антенный переключатель 4 поступает в приемник 5, где преобразуется на видеочастоту, и затем подается в вычислитель 6, где осуществляются операции по обработке поступающей информации при обнаружении сигнала, захвате и сопровождении траектории объекта.At the command of the synchronizer 7 in the
Захват и сопровождение траектории объекта в вычислителе 6 осуществляется с использованием известных алгоритмов (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.284-287). Здесь же определяются координаты и размеры стробов захвата и сопровождения и порядок зондирования направлений. Порядок зондирования направлений следующий: зондирование направлений строба производят до тех пор, пока не будет найдено направление, в котором произошло обнаружение сигнала, после чего осуществляют зондирование направлений в окрестности упомянутого направления, включая направления вне границ строба, если они попадают в упомянутую окрестность, формирование двумерного углового пакета обнаруженных сигналов осуществляют по мере зондирования направлений из упомянутой окрестности, применяя к каждому из них заданный критерий объединения направлений в угловой пакет, по окончании формирования двумерного углового пакета обнаруженных сигналов осуществляют вычисление угловых координат объекта.The capture and tracking of the trajectory of the object in the calculator 6 is carried out using well-known algorithms (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p. 284-287). Here, the coordinates and sizes of the capture and tracking gates and the order of sounding directions are determined. The procedure for sensing directions is as follows: probing the direction of the strobe is performed until the direction in which the signal was detected is found, and then probing the directions in the vicinity of the mentioned direction is carried out, including directions outside the boundaries of the strobe, if they fall into the said neighborhood, the formation of two-dimensional the angular packet of detected signals is carried out as sounding directions from the mentioned neighborhood, applying to each of them the specified criterion for combining I directions to the angular packet, at the end of the formation of a two-dimensional angular packet of detected signals, the angular coordinates of the object are calculated.
В процессе зондирования рассчитанные координаты направлений подаются на вход устройства управления лучом 2, и луч антенны 1 устанавливается в требуемое положение. В результате в соответствии с указанным порядком зондируются все направления, и формируется двумерный угловой пакет обнаруженных сигналов. По окончании формирования углового пакета в вычислителе 6 в соответствии с формулами (2) и (3) вычисляют координаты объекта.In the sensing process, the calculated coordinates of the directions are fed to the input of the
Таким образом, в обзорной РЛС, реализующей заявляемый способ, достигается заявляемый результат - увеличение точности измерения угловых координат объекта в процессе захвата и сопровождения траектории в стробах.Thus, in the survey radar that implements the inventive method, the claimed result is achieved — an increase in the accuracy of measuring the angular coordinates of the object during the capture and tracking of the trajectory in the gates.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105979/09A RU2306580C1 (en) | 2006-02-26 | 2006-02-26 | Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006105979/09A RU2306580C1 (en) | 2006-02-26 | 2006-02-26 | Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2306580C1 true RU2306580C1 (en) | 2007-09-20 |
Family
ID=38695382
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006105979/09A RU2306580C1 (en) | 2006-02-26 | 2006-02-26 | Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2306580C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466423C2 (en) * | 2011-01-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining trajectory parameters of targets in surveillance radar stations |
-
2006
- 2006-02-26 RU RU2006105979/09A patent/RU2306580C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУЗЬМИН С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Советское радио, 1974, с.152-155. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2466423C2 (en) * | 2011-01-19 | 2012-11-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of determining trajectory parameters of targets in surveillance radar stations |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110304509A1 (en) | Method and System for Detecting Signal Sources in a Surveillance Space | |
| CN109061638B (en) | Phased array close-range digital imaging method | |
| Ryzhikov et al. | Measurement of angular coordinates of point targets in the onboard weather navigation radar based on a multi-channel phased antenna array with an assimetic pattern | |
| RU2275649C2 (en) | Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources | |
| RU2615491C1 (en) | Method for simultaneous measuring two angular objective coordinates in review amplitude monopulse radar system with antenna array and digital signal processing | |
| RU2307375C1 (en) | Method for measurement of elevation angle of low-altitude target and radar for its realization | |
| RU2306580C1 (en) | Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes | |
| RU2291466C1 (en) | Mode of measuring an object's angular coordinates and a radar station for its realization | |
| RU2330304C1 (en) | Phase direction-finder | |
| RU2304789C1 (en) | Method of radar tracking of object's trajectory | |
| Poliarus et al. | Determination of Landmarks by Mobile Robot's Vision System Based on Detecting Abrupt Changes of Echo Signals Parameters | |
| RU2624467C2 (en) | Method of determining height of two-dimensional radar station target | |
| RU2347236C2 (en) | Method of detection of trajectory of object and radar station for its realisation | |
| RU2366971C1 (en) | Method for measurement of angular coordinates of targets | |
| RU2463622C1 (en) | Method of tracking target path | |
| RU2292563C2 (en) | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization | |
| Pidanic et al. | Advanced targets association based on GPU computation of PHD function | |
| RU2362182C1 (en) | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation | |
| RU2581898C1 (en) | Method of measuring angular coordinates of target | |
| RU2672092C1 (en) | Method of measuring the angular position of terrestrial fixed radio-contrast objects | |
| RU2413239C1 (en) | Object trajectory detection method | |
| RU2403589C1 (en) | Method for protection of surveillance radar station from passive noise in form of reflections from earth surface and radar station for its realisation | |
| RU2610304C1 (en) | Method of detecting radar signals and radar station for its implementation | |
| RU2297014C1 (en) | Mode of detection of an object's trajectory | |
| Sivagnanam et al. | Improved azimuth accuracy for a Digital Beamforming perimeter surveillance radar |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |