RU2325669C1 - Способ измерения угловых координат объекта - Google Patents

Способ измерения угловых координат объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2325669C1
RU2325669C1 RU2006140914/09A RU2006140914A RU2325669C1 RU 2325669 C1 RU2325669 C1 RU 2325669C1 RU 2006140914/09 A RU2006140914/09 A RU 2006140914/09A RU 2006140914 A RU2006140914 A RU 2006140914A RU 2325669 C1 RU2325669 C1 RU 2325669C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
angular
coordinate
elevation
power
angular coordinate
Prior art date
Application number
RU2006140914/09A
Other languages
English (en)
Inventor
ков Валентин Иванович Кисл (RU)
Валентин Иванович Кисляков
Сергей Яковлевич Прудников (RU)
Сергей Яковлевич Прудников
Анатолий Александрович Титов (RU)
Анатолий Александрович Титов
Сергей Назарович Лужных (RU)
Сергей Назарович Лужных
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП")
Priority to RU2006140914/09A priority Critical patent/RU2325669C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2325669C1 publication Critical patent/RU2325669C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для измерения угловых координат объектов в процессе обзора пространства радиолокационной станцией. Достигаемым техническим результатом является повышение точности измерения угловых координат объекта. Технический результат достигается за счет того, что в процессе осмотра пространства радиолокационной станцией формируют двумерный угловой пакет принятых сигналов, содержащий угловые координаты положений луча, в которых произошло обнаружение объекта, и мощности отраженных от объекта принятых сигналов. На основе информации, содержащейся во всех положениях луча указанного двумерного углового пакета принятых сигналов, в результате однократного вычисления получают угловую координату обнаруженного объекта. 2 ил.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области радиолокации и может быть использовано для измерения угловых координат объектов в процессе обзора пространства радиолокационной станцией (РЛС).
Известен способ измерения угловых координат объекта в процессе обзора пространства радиолокационной станцией, включающий излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание значений мощности принятых сигналов и угловых координат луча, соответствующих принятым сигналам, формирование двумерного углового пакета принятых сигналов, вычисление угловых координат объекта. При этом угловая координата объекта θ оценивается исходя из расчета максимума функции правдоподобия в соответствии с известной формулой (Самсоненко С. В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. Военное издательство Министерства обороны СССР. - М., 1968, стр.254-258):
Figure 00000002
где i и n - номер и количество положений луча соответственно в угловом пакете принятых сигналов по измеряемой угловой координате объекта θ;
Кi и
Figure 00000003
- отношение сигнал/шум и его производная по угловой координате (соответственно для i-го (i=1,..., n) сигнала углового пакета принятых сигналов;
Figure 00000004
- мощность i-го сигнала пакета принятых сигналов, нормированная к среднеквадратическому значению шумов приемного тракта.
Условие (1) многократно проверяется для различных возможных положений объекта по измеряемой угловой координате. Значение угловой координаты θ в момент выполнения условия (1) принимается за угловую координату объекта.
Поясним понятие «двумерный угловой пакет принятых сигналов».
В процессе обзора пространства сигналы, отраженные от объекта и принятые приемником РЛС, сравниваются с порогом обнаружения. В результате, для каждой дискреты дальности, в каждом положении луча антенны в плоскости угол места (ε) - азимут (β) на выходе порогового устройства присутствует принятый сигнал, если он превышает уровень порога, сигнал на выходе порогового устройства отсутствует (пропуск обнаружения сигнала), если принятый сигнал ниже уровня порога. Принятые сигналы образуют угловой пакет, если в плоскости ε-β нет положений луча с пропусками сигналов одновременно по обеим угловым координатам (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Советское радио, 1974, стр.30, рис.1.7). На фиг.1 приведены примеры двумерных угловых пакетов принятых сигналов, отличающиеся размерами и конфигурацией. Положения луча, в которых произошло обнаружение, показаны серым цветом, в положениях луча, обозначенных белым цветом, обнаружений нет. Изображены три вида двумерного углового пакета принятых сигналов: из одного, двух и пяти положений луча.
В известном техническом решении при определении угловой координаты объекта многократно проверяется условие (1), поэтому для измерения угловой координаты объекта требуется достаточно большое время. Поскольку в мобильных РЛС существует острый дефицит временных ресурсов, то дополнительное время, которое может быть выделено на измерение угловых координат, весьма ограничено, вследствие чего условие (1) не может быть выполнено достаточно строго, и точности измерения угловых координат в таких РЛС оказываются низкими.
Наиболее близкий способ измерения угловых координат объекта в процессе осмотра пространства радиолокационной станцией (патент РФ №2235342 от 12.08.2002) включает излучение зондирующих сигналов в каждое направление зоны обзора, имеющее порядковый номер i по углу места и j - по азимуту, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание значений мощности принятых сигналов
Figure 00000005
и угловых координат луча (εi, βj), соответствующих обнаруженным сигналам, формирование двумерного углового пакета принятых сигналов, выбор сигнала наибольшей мощности
Figure 00000006
в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов, вычисление угловой координаты объекта θ по формуле:
Figure 00000007
где θ - измеряемая угломестная (θ=ε) или азимутальная (θ=β) угловая координата объекта, нормированная к ширине луча по соответствующей координате;
Lkn - оценки измеряемой угловой координаты объекта k=0, 1, 2, 3, n=0, 1;
L11=Lkn, при k=1, n=1;
z11, z21, z22, z23 - поправки, уточняющие оценку измеряемой угловой координаты объекта:
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Figure 00000011
где
Figure 00000012
Figure 00000013
L00=Lkn, при k=0, n=0;
L10=Lkn, при k=1, n=0;
L21=Lkn, при k=2, n=1;
L31=Lkn, при k=3, n=1;
Figure 00000014
(q) - знак q.
В наиболее близком способе угловые координаты объекта определяются в результате однократного вычисления на основании информации, полученной из строки и столбца положений луча, которым принадлежит положение луча с сигналом наибольшей мощности
Figure 00000015
. Информация остальных положений луча не используется, поэтому достигаемая в наиболее близком способе точность измерения угловых координат оказывается ниже потенциальной. Это является недостатком наиболее близкого способа.
Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является повышение точности измерения угловых координат объекта.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе измерения угловых координат объекта в процессе осмотра пространства радиолокационной станцией, включающем излучение зондирующих сигналов в каждое направление зоны обзора, имеющее порядковый номер i по углу места и j - по азимуту, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание значений мощности принятых сигналов
Figure 00000016
и угловых координат луча (εi, βj), соответствующих обнаруженным сигналам, формирование двумерного углового пакета принятых сигналов, выбор сигнала наибольшей мощности
Figure 00000017
в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов, вычисление угловой координаты объекта θ по формуле:
Figure 00000018
где θ - измеряемая угломестная (θ=ε) или азимутальная (θ=β) угловая координата объекта, нормированная к ширине луча по соответствующей координате;
Lkn - оценки измеряемой угловой координаты объекта k=0, 1, 2, 3, n=0, 1;
L11=Lkn, при k=1, n=1;
z11, z21, z22, z23 - поправки, уточняющие оценку измеряемой угловой координаты объекта:
Figure 00000019
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
где
Figure 00000023
Figure 00000024
L00=Lkn, при k=0, n=0;
L10=Lkn, при k=1, n=0;
L21=Lkn, при k=2, n=1;
L31=Lkn, при k=3, n=1;
Figure 00000014
(q) - знак q.
согласно изобретению после выбора сигнала наибольшей мощности
Figure 00000025
осуществляют грубую оценку второй угловой координаты объекта ψг по формуле:
Figure 00000026
при этом грубой оценкой второй угловой координаты объекта является грубая оценка его азимутальной координаты, если измеряемой координатой объекта θ является угломестная координата, или угломестной координаты объекта, если его измеряемой координатой является азимутальная координата,
где ψmax - положение луча по второй угловой координате, в котором мощность принятого сигнала максимальна;
ψmax±1 - одно из двух положений луча по второй координате с наибольшей мощностью принятого сигнала, соседнее с положением луча, в котором мощность принятого сигнала максимальна;
Figure 00000027
- мощность наибольшего из двух принятых сигналов, соседнего по второй координате с положением луча, в котором мощность принятого сигнала максимальна,
после чего для каждой угломестной строки или азимутального столбца, образованных в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов положениями луча вдоль второй угловой координаты, определяют суммарную эффективную мощность сигнала, принятого всеми положениями луча данной строки или столбца по формуле:
Figure 00000028
где S - номер упомянутой угломестной строки (S=i) или азимутального столбца (S=j);
Т и Nψ - соответственно номер положения луча и номер последнего положения луча в S-й угломестной строке или азимутальном столбце вдоль второй угловой координаты;
оценки k-го порядка измеряемой угловой координаты объекта вычисляют по формуле:
Figure 00000029
где θS - угловая координата луча в угломестной строке (θS=εi) или азимутальном столбце (θS=βj), образованными в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов положениями луча вдоль измеряемой угловой координаты;
Nθ - номер последнего положения луча в упомянутой угломестной строке или столбце,
после чего осуществляют вычисление угловой координаты объекта θ.
Как уже отмечалось, в наиболее близком техническом решении (патент РФ №2235342 от 12.08.2002) при определении угловых координат объекта используются данные только угломестного столбца и азимутальной строки положений луча, содержащие положение луча с максимальной амплитудой принятого сигнала в пакете. Остальная информация двумерного углового пакета принятых сигналов не используется.
Поскольку сигналы, отраженные от объекта, принимаемые при различных положениях луча, флюктуируют, то наиболее точное положение объекта должно определяться исходя из наибольшего количества положений луча двумерного углового пакета.
Определение каждой угловой координаты объекта в заявляемом техническом решении производится в результате однократного вычисления с использованием данных всего двумерного углового пакета принятых сигналов.
Для вычисления обеих угловых координат объекта (угломестной и азимутальной) проводятся два аналогичных вычисления по формуле (2), т.е. обе угловые координаты вычисляются по одной и той же формуле. При этом каждый раз при вычислении точного значения измеряемой угловой координаты объекта используется грубая оценка (3) его второй координаты. В вычислениях используется весовая обработка сигналов углового пакета, основанная на оценке мощности принимаемых сигналов с учетом формы ДНА.
Использование данных всего пакета принимаемых сигналов позволяет в заявляемом способе обеспечить точность измерения угловых координат объекта в среднем большую, чем в наиболее близком способе, то есть достичь заявляемого технического результата.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.
Фиг.1 - примеры двумерных угловых пакетов принятых сигналов.
Фиг.2 - блок-схема РЛС, реализующей заявляемый способ.
Заявляемый способ измерения угловых координат объекта реализуется с помощью радиолокационной станции, которая содержит (фиг.2) передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, пороговое устройство 5, синхронизатор 6, блок оценки угловых координат 7, при этом выход передатчика 1 соединен со входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 соединен со входом приемника 4, выход которого соединен со входом порогового устройства 5, выход порогового устройства 5 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки угловых координат 7, первый и второй выходы синхронизатора 6 соединены с синхровходами передатчика 1 и блока оценки угловых координат 7, блок оценки угловых координат 7 включает запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8, блок формирования угловых пакетов 9, блок выбора сигнала наибольшей мощности 10 и вычислитель 11, причем первый и второй входы запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 являются первым и вторым входами блока оценки угловых координат 7 соответственно, М выходов запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 соединены с М входами блока формирования угловых пакетов 9, МП выходов которого соединены с МП входами блока выбора сигнала наибольшей мощности 10, МП+1 выходов которого соединены с МП+1 входами вычислителя 11, выход вычислителя 11 является выходом блока оценки угловых координат 7 и выходом РЛС.
Количество выходов запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8, входов и выходов блока формирования угловых пакетов 9, входов и выходов блока выбора сигнала наибольшей мощности 10, входов вычислителя 11, т.е. значения М и МП, определяется наибольшей возможной величиной двумерного углового пакета принятых сигналов по обеим угловым координатам. Величины М и МП для конкретных параметров РЛС (наименьшего шага перемещения луча при обзоре пространства, мощности зондирующего сигнала, типа обнаруживаемых объектов) может быть определена заранее. Так, например, известно, что в РЛС средней дальности действия для шага перемещения луча антенны порядка 0.5 ширины луча антенны при обнаружении крупных летательных аппаратов формируется двумерный угловой пакет сигналов не более чем из 5 положений луча. Отсюда следует, что значения М и МП равны 5.
Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.
Передатчик 1 - импульсного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.278).
Антенный переключатель 2 - выполнен на циркуляторе (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.146-147).
Антенна 3 - фазированная антенная решетка с электронным сканированием по одной или обеим угловым координатам и с круговым механическим вращением (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2. - М.: Сов. радио, 1977, с.132-138).
Приемник 4 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с.343-344).
Цифровые элементы: запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8, блок выбора сигнала наибольшей мощности 10 - выполнены на стандартных микросхемах (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В.Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).
Блок формирования угловых пакетов 9 - вычислитель, реализующий операцию объединения принятых сигналов в двумерный угловой пакет. Положение луча, в котором произошло обнаружение объекта, включается в двумерный угловой пакет, если выполняется условие:
Figure 00000030
где Δε, Δβ - угловое расстояние соответственно по углу места и азимуту от анализируемого положения луча до ближайшего положения луча в пакете;
Δε, Δβ - шаг перемещения луча по углу места и азимуту соответственно при обзоре пространства.
Блок выбора сигнала наибольшей мощности 10 выполнен как устройство, в котором определяется наибольшая мощность сигнала среди набора мощностей сигналов (в двумерном угловом пакете принятых сигналов), например, с использованием устройств сравнения (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В.Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).
Вычислитель 11 - вычислитель, реализующий операцию вычисления угловых координат объекта в соответствии с формулой (2).
Работа РЛС, реализующей заявляемый способ измерения угловых координат объекта, происходит следующим образом. В передатчике 1 по командам синхронизатора 5 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие сигналы, которые в процессе обзора пространства с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные от объекта сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4. С выхода приемника 4 сигналы поступают на вход порогового устройства 5, где сравниваются с порогом, который задается исходя из допустимой вероятности ложных тревог. Сигналы, уровень которых превышает пороговый, проходят на выход порогового устройства 5. Обнаруженные сигналы с выхода порогового устройства 5 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают в блок оценки угловых координат 7. Значения мощности сигналов
Figure 00000031
с соответствующими угловыми координатами луча (εi, βj) по мере движения луча антенны при обзоре пространства записываются в запоминающее устройство обнаруженных сигналов 8 и хранятся там. По командам с синхронизатора 6 из запоминающего устройства обнаруженных сигналов 8 извлекаются записанные в них данные и подаются в блок формирования угловых пакетов 9, где осуществляется формирование двумерных угловых пакетов принятых сигналов в соответствии с условием (4). Координаты положений луча, которые вошли в состав двумерного углового пакета, и соответствующие им уровни принятых сигналов, а также угловые координаты и уровень сигнала с максимальной мощностью подаются на вход вычислителя 11. В вычислителе 11 в соответствии с формулой (2) вычисляются угловые координаты объекта.
Поскольку в РЛС, реализующей заявляемый способ, используется информация всего двумерного углового пакета принятых сигналов, то точность измерения угловых координат объекта в среднем обеспечивается большая, чем в наиболее близком способе, то есть достигается заявляемый технический результат.

Claims (1)

  1. Способ измерения угловых координат объекта в процессе обзора пространства радиолокационной станцией, включающий излучение зондирующих сигналов в каждое направление зоны обзора, имеющее порядковый номер i по углу места и j - по азимуту, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание значений мощности принятых сигналов
    Figure 00000032
    и угловых координат луча (εi, βj), соответствующих обнаруженным сигналам, формирование двумерного углового пакета принятых сигналов, выбор сигнала наибольшей мощности
    Figure 00000033
    в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов, вычисление угловой координаты объекта θ по формуле
    Figure 00000034
    где θ - измеряемая угломестная (θ=ε) или азимутальная (θ=β) угловая координата объекта, нормированная к ширине луча по соответствующей координате;
    Lkn - оценки измеряемой угловой координаты объекта k=0, 1, 2, 3, n=0, 1;
    L11=Lkn, при k=1, n=1;
    z11, z21, z22, z23 - поправки, уточняющие оценку измеряемой угловой координаты объекта:
    Figure 00000035
    Figure 00000036
    Figure 00000037
    Figure 00000038
    Figure 00000039
    где
    Figure 00000040
    L00=Kkn при k=0, n=0;
    L10=Lkn при k=1, n=0;
    L21=Lkn при k=2, n=1;
    L31=Lkn при k=3, n=1;
    sign(q)-знак q,
    отличающийся тем, что после выбора сигнала наибольшей мощности
    Figure 00000041
    осуществляют грубую оценку второй угловой координаты объекта ψг по формуле
    Figure 00000042
    при этом грубой оценкой второй угловой координаты объекта является грубая оценка его азимутальной координаты, если измеряемой координатой объекта θ является угломестная координата, или угломестной координаты объекта, если его измеряемой координатой является азимутальная координата,
    где ψmax - положение луча по второй угловой координате, в котором мощность принятого сигнала максимальна;
    Figure 00000043
    - одно из двух положений луча по второй угловой координате с наибольшей мощностью принятого сигнала, соседнее с положением луча, в котором мощность принятого сигнала максимальна;
    Figure 00000044
    - мощность наибольшего из двух принятых сигналов, соседнего по второй угловой координате с положением луча, в котором мощность принятого сигнала максимальна,
    после чего для каждой угломестной строки или азимутального столбца, образованных в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов положениями луча вдоль второй угловой координаты, определяют суммарную эффективную мощность сигнала, принятого всеми положениями луча данной строки или столбца, по формуле
    Figure 00000045
    где S - номер упомянутой угломестной строки (S=i) или азимутального столбца (S=j);
    Т и Nψ - соответственно номер положения луча и номер последнего положения луча в S-й угломестной строке или азимутальном столбце вдоль второй угловой координаты;
    оценки k-го порядка измеряемой угловой координаты объекта вычисляют по формуле
    Figure 00000046
    где θS - угловая координата луча в угломестной строке (θS=εi) или азимутальном столбце (θS=βj), образованными в пределах двумерного углового пакета принятых сигналов положениями луча вдоль измеряемой угловой координаты;
    Nθ - номер последнего положения луча в упомянутой угломестной строке или столбце,
    после чего осуществляют вычисление угловой координаты объекта θ.
RU2006140914/09A 2006-11-20 2006-11-20 Способ измерения угловых координат объекта RU2325669C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140914/09A RU2325669C1 (ru) 2006-11-20 2006-11-20 Способ измерения угловых координат объекта

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006140914/09A RU2325669C1 (ru) 2006-11-20 2006-11-20 Способ измерения угловых координат объекта

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2325669C1 true RU2325669C1 (ru) 2008-05-27

Family

ID=39586689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006140914/09A RU2325669C1 (ru) 2006-11-20 2006-11-20 Способ измерения угловых координат объекта

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2325669C1 (ru)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10175348B2 (en) Use of range-rate measurements in a fusion tracking system via projections
US10871551B2 (en) Least squares fit classifier for improved sensor performance
US8730092B2 (en) Multistatic target detection and geolocation
US9465108B1 (en) System and method for target doppler estimation and range bias compensation using high duty cycle linear frequency modulated signals
US8976059B2 (en) Identification and removal of a false detection in a radar system
RU2307375C1 (ru) Способ измерения угла места низколетящей цели и радиолокационная станция для его реализации
JP5247077B2 (ja) 移動目標検出装置
RU2291466C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта и радиолокационная станция для его реализации
US11307288B2 (en) Object sensing apparatus, object sensing method, and computer readable recording medium
RU2366971C1 (ru) Способ измерения угловых координат целей
RU2408028C1 (ru) Способ обзора зоны радиолокационной станции
RU2325669C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта
RU2538166C1 (ru) Способ распознавания отраженных от цели сигналов и сигналов синхронной ответной помехи (варианты)
RU2317568C1 (ru) Способ распознавания радиолокационных объектов и устройство для его реализации
JP4172306B2 (ja) レーダ信号処理装置
RU2581898C1 (ru) Способ измерения угловых координат цели
RU2362182C1 (ru) Способ измерения радиальной скорости объекта и радиолокационная станция для его реализации
JP2008304329A (ja) 測定装置
RU2235342C2 (ru) Способ измерения угловых координат объекта и радиолокационная станция для его реализации
RU2363015C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта (варианты)
RU2362183C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта (варианты)
Islam et al. Performance Analysis of Scan Ra ar Beamforming for the Detection of Multiple Targets
RU2408029C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта (варианты)
RU2358281C1 (ru) Способ измерения угловых координат объекта и радиолокационная станция для его реализации
RU2649880C1 (ru) Способ измерения угловых координат цели

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