RU2326402C1 - Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse - Google Patents

Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse Download PDF

Info

Publication number
RU2326402C1
RU2326402C1 RU2007101537/09A RU2007101537A RU2326402C1 RU 2326402 C1 RU2326402 C1 RU 2326402C1 RU 2007101537/09 A RU2007101537/09 A RU 2007101537/09A RU 2007101537 A RU2007101537 A RU 2007101537A RU 2326402 C1 RU2326402 C1 RU 2326402C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
pulse
target
value
signals
Prior art date
Application number
RU2007101537/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
нов Владимир Юрьевич Савость (RU)
Владимир Юрьевич Савостьянов
Дмитрий Александрович Майоров (RU)
Дмитрий Александрович Майоров
Дмитрий Геннадьевич Митрофанов (RU)
Дмитрий Геннадьевич Митрофанов
Александр Геннадьевич Прохоркин (RU)
Александр Геннадьевич Прохоркин
Original Assignee
Дмитрий Геннадьевич Митрофанов
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 Дмитрий Геннадьевич Митрофанов filed Critical Дмитрий Геннадьевич Митрофанов
Priority to RU2007101537/09A priority Critical patent/RU2326402C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2326402C1 publication Critical patent/RU2326402C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio location.
SUBSTANCE: accidental law of probing frequency alteration is formed algorithmically from linear - step law of frequency alteration in pulse signals burst. Used range of waves is centimeter with frequency tuning within 150 MHz. Number of used signals in burst is equal to 2k , where k=6...8. The burst duration should not exceed interval of air target turn angular correlation. Speed is measured during duration of one burst by method of distant portrait complex vector entropy calculation, which is received from frequency characteristic, which is rephrased with complex multipliers, which consider searching of all possible radial speeds of object movement with discretization pitch dV.
EFFECT: high accuracy of measurement and high noise immunity independently from shape, dimensions and geometric structure of target.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для измерения радиальной скорости объекта при использовании режима перестройки несущей частоты от импульса к импульсу по случайному закону, исключающему негативное влияние прицельных по частоте помех.The invention relates to the field of radar and is intended to measure the radial speed of an object when using the mode of tuning the carrier frequency from pulse to pulse according to a random law that excludes the negative impact of interference-frequency interference.

Известен способ определения радиальной скорости цели путем дифференцирования дальности при использовании сигналов с любым законом изменения несущей частоты от импульса к импульсу, заключающийся в том, что излучают импульсные зондирующие сигналы, принимают отраженные от цели сигналы, понижают частоту принятых сигналов до промежуточной, усиливают принятые сигналы по мощности, преобразовывают их в видеоимпульсы, сопоставляют принятый и опорный (ожидаемый) сигналы, формируют сигнал ошибки, несущий информацию о величине и знаке рассогласования, формируют управляющее напряжение, изменение которого повторяет изменение времени запаздывания (дальности), путем дифференцирования управляющего напряжения получают напряжение, пропорциональное радиальной скорости цели [1].There is a method of determining the radial velocity of a target by differentiating ranges when using signals with any law of changing the carrier frequency from pulse to pulse, which consists in the fact that they emit pulsed sounding signals, receive signals reflected from the target, lower the frequency of the received signals to an intermediate one, amplify the received signals by power, convert them into video pulses, compare the received and reference (expected) signals, form an error signal that carries information about the magnitude and sign of disagreement ning, form a control voltage, the change of which repeats the change in the delay time (range), by differentiating the control voltage, a voltage proportional to the radial velocity of the target is obtained [1].

Недостатком данного способа является низкая точность измерения скорости, связанная с тем, что ошибки измерения дальности, достигающие в современных радиолокационных станциях (РЛС) десятков метров, искажают оценки вычисления радиальной скорости цели.The disadvantage of this method is the low accuracy of speed measurement, due to the fact that range measurement errors, which reach tens of meters in modern radar stations (radars), distort the estimates of the target radial velocity calculation.

Известен другой способ измерения радиальной скорости при использовании многочастотных сигналов [2], включающий излучение многочастотных сигналов, состоящих из двух частотных компонент, прием отраженных от цели сигналов двумя частотными каналами РЛС, понижение частоты принимаемых сигналов до промежуточной, усиление принятых сигналов, преобразование принятых сигналов на видеочастоту с помощью двух квадратурных фазовых детекторов, преобразование квадратурных составляющих сигналов в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей и проведение с ними алгоритмической обработки в цифровой вычислительной машине. При алгоритмической обработке в каждом k-м частотном канале находят комплексную сумму

Figure 00000001
попарных произведений комплексно-сопряженных отсчетов отраженных сигналов одной частоты в смежных периодах повторения по формулеThere is another method of measuring radial velocity when using multi-frequency signals [2], which includes emitting multi-frequency signals consisting of two frequency components, receiving signals reflected from the target by two frequency channels of the radar, lowering the frequency of the received signals to intermediate, amplifying the received signals, converting the received signals to video frequency using two quadrature phase detectors, converting the quadrature components of the signals into digital form using analog-to-digital conversion users and conducting algorithmic processing with them in a digital computer. During algorithmic processing, in each k-th frequency channel, the complex sum is found
Figure 00000001
pairwise products of complex conjugate samples of reflected signals of the same frequency in adjacent repetition periods according to the formula

Figure 00000002
Figure 00000002

где символ * означает операцию комплексного сопряжения;where the symbol * means the operation of complex pairing;

k - номер частотного канала, причем k=1, 2;k is the number of the frequency channel, and k = 1, 2;

j - номер периода повторения многочастотного сигнала.j is the number of the repetition period of the multi-frequency signal.

Затем в каждом частотном канале определяют фазовые аргументы

Figure 00000003
найденных сумм
Figure 00000004
которые являются доплеровскими сдвигами фаз сигнала за период повторения сигналов одинаковой частоты Т, вычисляют разность Δφ полученных фазовых аргументов φ(k) сумм в двух, отличающихся частотой излучения, каналахThen, phase arguments are determined in each frequency channel.
Figure 00000003
amounts found
Figure 00000004
which are Doppler phase shifts of the signal during the repetition period of signals of the same frequency T, calculate the difference Δφ of the obtained phase arguments φ (k) of the sums in two channels differing in the frequency of radiation

Δφ=φ(1)(2),Δφ = φ (1)(2) ,

где φ(1) и φ(2) - доплеровские сдвиги фаз отраженного сигнала за период повторения Т одночастотных сигналов в первом и втором каналах соответственно. Далее устраняют неоднозначность, связанную с возможностью получения величины Δφ разного знака, а затем по разности фаз Δφ вычисляют оценку радиальной скорости

Figure 00000005
цели по формулеwhere φ (1) and φ (2) are the Doppler phase shifts of the reflected signal during the repetition period T of single-frequency signals in the first and second channels, respectively. Further, the ambiguity associated with the possibility of obtaining the Δφ value of a different sign is eliminated, and then the radial velocity estimate is calculated from the phase difference Δφ
Figure 00000005
goals by formula

Figure 00000006
Figure 00000006

где с - скорость распространения электромагнитных волн; Т - величина периода повторения импульсов одной частоты (период одинаков в обоих частотных каналах); f(1) и f(2) - величины частот зондирования в первом и втором канале соответственно.where c is the propagation velocity of electromagnetic waves; T is the value of the pulse repetition period of the same frequency (the period is the same in both frequency channels); f (1) and f (2) are the values of the sounding frequencies in the first and second channel, respectively.

Недостатком этого способа является невозможность измерения скорости цели в условиях применения прицельных по частоте помех. Применение одночастотного или двухчастотного сигнала с регулярной сменой частоты создает благоприятные условия для определения используемой частоты излучения и постановки мощной помехи на выявленной частоте в следующих периодах повторения. В таких условиях ни один из известных способов [1, 2] не будет обеспечивать достоверную оценку радиальной скорости, как и других параметров цели.The disadvantage of this method is the inability to measure the speed of the target in the conditions of application of interference-oriented interference in frequency. The use of a single-frequency or two-frequency signal with a regular frequency change creates favorable conditions for determining the radiation frequency used and for setting powerful interference at the detected frequency in the following repetition periods. Under such conditions, none of the known methods [1, 2] will not provide a reliable estimate of the radial velocity, as well as other parameters of the target.

Известно, что применение импульсных сигналов с изменением несущей частоты от импульса к импульсу по случайному (и даже псевдослучайному) закону приводит к повышению помехоустойчивости радиолокационной системы [3], поскольку постановка эффективной прицельной помехи возможна только в следующем периоде зондирования по отношению к периоду, используемому для определения (выявления) частоты излучения. Случайный закон смены частоты исключает постановку эффективной мощной прицельной помехи, а применение заградительной помехи во всем используемом диапазоне частот снижает ее мощность пропорционально увеличению диапазона перестройки по сравнению с полосой частот прицельной помехи.It is known that the use of pulsed signals with a change in the carrier frequency from pulse to pulse according to a random (and even pseudorandom) law leads to an increase in the noise immunity of the radar system [3], since effective impact interference can only be set in the next sounding period with respect to the period used for determine (identify) the frequency of radiation. The random law of frequency change excludes the setting of effective powerful impact interference, and the use of obstruction in the entire used frequency range reduces its power in proportion to the increase in the tuning range compared to the impact interference frequency band.

Способ [2] может быть распространен на случай попарного использования сигналов N частот [4]. Но в этом случае необходимо увеличивать число каналов обработки, что усложняет конструкцию РЛС. Однако даже в этом случае предполагается повторение сигналов одинаковой частоты для их суммирования согласно способу [2]. А это неминуемо ведет к применению противником прицельных помех и потере цели.The method [2] can be extended to the case of pairwise use of signals of N frequencies [4]. But in this case, it is necessary to increase the number of processing channels, which complicates the design of the radar. However, even in this case, it is assumed that the signals of the same frequency are repeated for their summation according to the method [2]. And this inevitably leads to the use of targeted interference by the enemy and loss of purpose.

Таким образом, надежным способом исключения негативного влияния прицельных помех является применение сигналов с перестройкой несущей частоты от импульса к импульсу по случайному закону. Однако для таких сигналов неизвестен способ измерения радиальной скорости цели. Указанный режим излучения может применяться для построения радиолокационных изображений воздушных целей способом [5], алгоритмы которого требуют точного знания радиальной скорости цели. Способы оценки радиальной скорости в [5] не рассмотрены.Thus, a reliable way to eliminate the negative impact of impact interference is to use signals with a tuning of the carrier frequency from pulse to pulse according to a random law. However, for such signals, a method for measuring the radial velocity of the target is unknown. The specified radiation mode can be used to construct radar images of air targets by the method [5], the algorithms of which require accurate knowledge of the radial velocity of the target. The methods for estimating the radial velocity were not considered in [5].

Задачей изобретения является обеспечение измерения радиальной скорости сопровождаемой по угловым координатам и дальности воздушной цели в режиме перестройки несущей частоты от импульса к импульсу по случайному закону, исключающему применение противником прицельных по частоте помех.The objective of the invention is the provision of measuring the radial velocity followed by the angular coordinates and the distance of the air target in the mode of tuning the carrier frequency from pulse to pulse according to a random law that excludes the use of adversary aimed at frequency interference.

Для решения поставленной задачи предлагается в течение времени Δt, ограниченного интервалом угловой корреляции поворота воздушной цели Тук, составляющим величину не более 5 мс [6, 7], излучать пачку 2k импульсных сигналов с перестройкой частоты (СПЧ) по случайному закону, где k - целое число, принимающее значение от 6 до 8. Число импульсных сигналов удобнее принять равным 2k, так как в этом случае при обработке можно использовать алгоритмы быстрого преобразования Фурье, что позволяет существенно уменьшить объем вычислений [3].To solve this problem, it is proposed for a time Δt, limited by the interval of angular correlation of the rotation of the air target T yk , amounting to no more than 5 ms [6, 7], to emit a packet of 2 k pulse signals with frequency tuning according to a random law, where k - an integer taking a value from 6 to 8. It is more convenient to take the number of pulse signals equal to 2 k , since in this case, the processing can use fast Fourier transform algorithms, which can significantly reduce the amount of calculations [3].

В оперативном запоминающем устройстве формируют последовательность величин частот, используемых в пачке СПЧ, от f0 до f0+Fпер, где f0 - основная несущая частота зондирующего сигнала сантиметрового диапазона, Fпер=150 МГц - диапазон, в котором осуществляется перестройка частоты от импульса к импульсу с шагом Δf=Fпер/(N-1), где N - число используемых частот. Затем номера частот излучения распределяют по случайному закону, при котором время излучения tn от начала пачки для импульса на n-й частоте f0+nΔf, где n - номер используемой частоты

Figure 00000007
определяется по формулеIn the random access memory, a sequence of frequency values used in the FH pack is formed, from f 0 to f 0 + F per , where f 0 is the main carrier frequency of the probe signal of the centimeter range, F per = 150 MHz is the range in which the frequency is tuned from pulse to pulse in increments of Δf = F per / (N-1), where N is the number of frequencies used. Then the radiation frequency numbers are distributed according to a random law, in which the radiation time t n from the beginning of the burst for a pulse at the n-th frequency f 0 + nΔf, where n is the number of the used frequency
Figure 00000007
determined by the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

где Ти - период повторения импульсов внутри пачки;

Figure 00000009
- порядковый номер излучения импульса на n-й частоте f0+nΔf, принимающий значение от 1 до N, единожды повторяющееся в пределах пачки СПЧ. Например, если в 15-м периоде излучен импульс на 7-й частоте, то
Figure 00000010
при n=7. Порядок использования частот запоминается для последующей расстановки принятых сигналов в порядке линейного увеличения частоты. Величина Ти выбирается, исходя из требования обеспечения однозначности отсчетов по доплеровской частоте во всем диапазоне возможных радиальных скоростей цели [8], что в символьном виде выражается неравенствомwhere T and is the pulse repetition period inside the packet;
Figure 00000009
- serial number of the pulse radiation at the nth frequency f 0 + nΔf, taking a value from 1 to N, repeating itself once within the FH bundle. For example, if in the 15th period a pulse is emitted at the 7th frequency, then
Figure 00000010
for n = 7. The frequency usage order is remembered for the subsequent arrangement of the received signals in the order of a linear increase in frequency. The value of T and is selected based on the requirement of ensuring the unambiguity of the samples at the Doppler frequency in the entire range of possible radial velocities of the target [8], which in symbolic form is expressed by the inequality

Fи>Fд max,F and > F d max ,

где

Figure 00000011
- частота повторения импульсов внутри пачки;Where
Figure 00000011
- pulse repetition rate inside the packet;

Fд max=2Vp max(f0+Fпер)/c - максимально возможная доплеровская частота цели;F d max = 2V p max (f 0 + F per ) / c - the maximum possible Doppler frequency of the target;

Vp max - максимально возможная радиальная скорость цели.V p max - the maximum possible radial velocity of the target.

Далее предлагается принимать отраженные от цели сигналы на разных частотах f0+nΔf+Fд n, где Fд n - доплеровская частотная добавка отраженного сигнала на n-й частоте, обусловленная радиальной скоростью цели, затем предлагается понижать частоту принимаемых сигналов до промежуточной fпр+Fд n, где fпр - величина промежуточной частоты, при этом учитывать величину добавки nΔf, используемой при излучении сигнала на n-й частоте f0+nΔf, чтобы разность частот fпр n принятого на n-й частоте сигнала f0+nΔf+Fд n и сигнала гетеродина (f0-fпр)+nΔf всегда определялась только величиной промежуточной частоты fпр и соответствующей величиной доплеровской добавки Fд n It is further proposed to receive signals reflected from the target at different frequencies f 0 + nΔf + F d n , where F d n is the Doppler frequency addition of the reflected signal at the nth frequency due to the radial speed of the target, then it is proposed to lower the frequency of the received signals to an intermediate f pr + F d n , where f CR is the value of the intermediate frequency, while taking into account the value of the additive nΔf used when emitting a signal at the n-th frequency f 0 + nΔf so that the frequency difference f pr n of the signal received at the n-th frequency f 0 + nΔf + F d n and the local oscillator signal (f 0 -f pr) + nΔf always determined Referring only to the intermediate frequency value f etc. and the corresponding value of the Doppler additives F d n

fпр n=(f0+nΔf+Fд n)-[(f0-fпр)+nΔf]=fпр+Fд n.f pr n = (f 0 + nΔf + F d n ) - [(f 0 -f pr ) + nΔf] = f pr + F d n .

Затем следует выделять с помощью квадратурных фазовых детекторов [8, 9] квадратурные составляющие принятых сигналов, преобразовывать квадратурные составляющие в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей, преобразовывать каждый отраженный на n-й частоте сигнал в комплексную форму видаThen, using quadrature phase detectors [8, 9], it is necessary to extract the quadrature components of the received signals, convert the quadrature components to digital using analog-to-digital converters, and convert each signal reflected at the nth frequency into a complex form of the form

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
- амплитуда отраженного на n-й частоте сигнала;
Figure 00000014
- фаза отраженного на n-й частоте сигнала;Where
Figure 00000013
- the amplitude of the signal reflected at the nth frequency;
Figure 00000014
- phase of the signal reflected at the nth frequency;

Figure 00000015
и
Figure 00000016
- значения квадратурных составляющих принятого сигнала на n-й частоте.
Figure 00000015
and
Figure 00000016
- the values of the quadrature components of the received signal at the nth frequency.

Затем предлагается формировать вектор G из N элементов, записывать в n-й элемент вектора G комплексное значение

Figure 00000017
отраженного сигнала на n-й частоте, при этом принятые сигналы внутри вектора G будут расставлены в порядке линейно-ступенчатого изменения частоты. После этого надо формировать двумерную матрицу D данных из N строк и Z=2Vp max/dV+1 столбцов, где число 2 определяет возможность измерения положительных и отрицательных радиальных скоростей (при приближении или удалении объекта), Vp max - максимально возможная радиальная скорость цели, выбираемая заблаговременно, dV - интервал дискретизации (шаг изменения) радиальной скорости, определяющий точность измерения радиальной скорости. В элемент n-й строки z-го столбца матрицы D следует записывать комплексную величину
Figure 00000018
, рассчитанную по формулеThen it is proposed to form a vector G from N elements, write the complex value to the nth element of the vector G
Figure 00000017
the reflected signal at the nth frequency, while the received signals inside the vector G will be arranged in the order of a linear-step change in frequency. After this, it is necessary to form a two-dimensional matrix D of data from N rows and Z = 2V p max / dV + 1 columns, where the number 2 determines the possibility of measuring positive and negative radial velocities (when approaching or moving away an object), V p max is the maximum possible radial velocity targets selected in advance, dV - sampling interval (step of change) of the radial velocity, which determines the accuracy of the radial velocity measurement. In the element of the nth row of the zth column of the matrix D, write the complex quantity
Figure 00000018
calculated by the formula

Figure 00000019
Figure 00000019

где

Figure 00000020
- комплексная величина n-го элемента вектора G.Where
Figure 00000020
is the complex value of the nth element of G.

Далее предлагается путем проведения обратного быстрого преобразования Фурье с комплексными векторами данных каждого столбца матрицы D получать матрицу D1, после чего находить максимальное значение модуля комплексного сигнала в матрице D1 и делить комплексные величины всех элементов матрицы D1 на это значение, т.е. нормировать элементы матрицы D1, а затем - рассчитывать величину энтропии данных Hz [10] для каждого z-го столбца матрицы D1 по формулеIt is further proposed by performing the inverse fast Fourier transform with complex data vectors of each column of the matrix D to obtain the matrix D1, then find the maximum value of the modulus of the complex signal in the matrix D1 and divide the complex values of all elements of the matrix D1 by this value, i.e. normalize the elements of the matrix D1, and then - calculate the value of the entropy of the data H z [10] for each z-th column of the matrix D1 according to the formula

Figure 00000021
Figure 00000021

На конечном этапе предлагается находить номер столбца zmin H, соответствующего наименьшему значению энтропии Hz min, с помощью которого определять оценку радиальной скорости цели

Figure 00000022
по формулеAt the final stage, it is proposed to find the column number z min H corresponding to the lowest entropy value H z min , with which to determine the estimate of the radial velocity of the target
Figure 00000022
according to the formula

Figure 00000023
Figure 00000023

и принимать эту оценку в качестве измеренного значения радиальной скорости воздушной цели.and take this estimate as the measured value of the radial speed of the air target.

Выбор величины интервала угловой корреляции поворота воздушной цели не более 5 мс объясняется следующим. Скорость изменения ракурса самолета при рысканиях и случайных кренах составляет 1...2°/с или 0,0175...0,035 рад/с [6]. Интервал угловой корреляции Тук определяется по формуле [7]The choice of the interval value of the angular correlation of the rotation of an air target of not more than 5 ms is explained as follows. The rate of change of the plane’s angle during yaw and random rolls is 1 ... 2 ° / s or 0.0175 ... 0.035 rad / s [6]. The angle correlation interval T yk is determined by the formula [7]

Figure 00000024
Figure 00000024

где λ - длина волны;

Figure 00000025
- угловая скорость поворота цели; L - поперечный размер цели.where λ is the wavelength;
Figure 00000025
- angular velocity of rotation of the target; L - the transverse size of the target.

Наименьший интервал угловой корреляции в сантиметровом диапазоне длин волн (λ=3 см) будет получен при наблюдении самой крупноразмерной воздушной цели (L=70 м), имеющей максимальную угловую скорость рысканий 2°/c. При этих условиях интервал угловой корреляции составляет Тук=6,14 мс. Для гарантированного превышения интервалом Тук длительности пачки СПЧ предлагается ограничивать длительность пачки (Δt) величиной 5 мс.The smallest interval of angular correlation in the centimeter wavelength range (λ = 3 cm) will be obtained when observing the largest air target (L = 70 m), having a maximum angular velocity of yaw of 2 ° / s. Under these conditions, the interval of angular correlation is T yk = 6.14 ms. To ensure that the interval T u exceeds the duration of the FH bundle, it is proposed to limit the duration of the pack (Δt) to 5 ms.

Интервал дискретизации dV целесообразно выбрать равным 0,1 м/с, так как при Δt=5 мс, λ=3 см и отношении сигнал-шум q=15...30 дБ на выходе системы обработки потенциальная точность (среднеквадратическая ошибка) измерения радиальной скорости σv составитIt is advisable to choose the sampling interval dV equal to 0.1 m / s, since at Δt = 5 ms, λ = 3 cm and a signal-to-noise ratio q = 15 ... 30 dB at the output of the processing system, the potential accuracy (mean square error) of the radial measurement velocity σ v will be

Figure 00000026
Figure 00000026

где

Figure 00000027
- разрешающая способность по скорости [8].Where
Figure 00000027
- resolution in speed [8].

Сущность способа измерения радиальной скорости воздушной цели при использовании сигналов с перестройкой частоты от импульса к импульсу состоит в следующем.The essence of the method of measuring the radial speed of an air target when using signals with frequency tuning from pulse to pulse is as follows.

При излучении сигналов с перестройкой частоты от импульса к импульсу по регулярному детерминированному закону и приеме отраженных сигналов n-й член полученной из комплексных отсчетов принятых сигналов частотной характеристики (ЧХ) вращающейся на фиксированной дальности цели определяется по формуле [11, 12]:When emitting signals with frequency tuning from pulse to pulse according to a regular deterministic law and receiving reflected signals, the nth term obtained from complex samples of received signals of a frequency response (frequency response) of a target rotating at a fixed range is determined by the formula [11, 12]:

Figure 00000028
Figure 00000028

где К - коэффициент, определяемый свойствами приемника РЛС;where K is the coefficient determined by the properties of the radar receiver;

m - порядковый номер рассеивателя;m is the serial number of the diffuser;

М - количество рассеивателей на планере цели;M - the number of scatterers on the target glider;

σm - эффективная отражающая площадь [13] m-го рассеивателя;σ m is the effective reflective area [13] of the m-th diffuser;

Rm|| - расстояние от точки опорной дальности до m-го рассеивателя по продольной относительно линии визирования цели координате;R m || - the distance from the reference range point to the m-th diffuser along the coordinate, relative to the line of sight of the target;

Rm⊥ - расстояние от линии визирования цели до m-го рассеивателя по поперечной координате;R m⊥ is the distance from the line of sight of the target to the m-th diffuser in the transverse coordinate;

ψm - величина фазы, обусловленной отражением импульсного сигнала от m-го рассеивателя.ψ m is the phase value due to the reflection of the pulse signal from the m-th diffuser.

Воздушная цель всегда вращается с определенной угловой скоростью. Однако пачка сигналов с перестройкой частоты излучается в течение времени, ограниченного интервалом угловой корреляции Тук. В пределах этого интервала цель не успеет изменить свой ракурс настолько, чтобы существенно изменилась фазовая характеристика принятой пачки отраженных сигналов. Расстояние от точки опорной дальности до m-го рассеивателя в пределах Тук при отсутствии радиальной скорости цели будет определяться только продольной координатой Rm||. Выражение (1) упрощается:An air target always rotates at a certain angular speed. However, a packet of signals with frequency tuning is emitted during a time limited by the interval of angular correlation T UK . Within this interval, the target does not have time to change its angle so that the phase response of the received packet of reflected signals changes significantly. The distance from the reference range point to the m-th diffuser within T yk in the absence of the radial velocity of the target will be determined only by the longitudinal coordinate R m || . Expression (1) is simplified:

Figure 00000029
Figure 00000029

Проведение обратного преобразования Фурье с ЧХ неподвижной цели приводит к формированию импульсной характеристики или когерентного дальностного портрета (ДлП) цели, в котором каждому m-му рассеивателю на поверхности цели соответствует вполне определенный импульсный отклик [11, 12, 14]. Амплитуда m-го импульсного отклика пропорциональна квадратному корню из эффективной отражающей площади m-го рассеивателя, а взаимное расположение откликов однозначно определяется реальным расположением рассеивателей на поверхности цели вдоль линии визирования. Выражения для когерентного ДлП цели известны и представлены в [15].Carrying out the inverse Fourier transform with the frequency response of a fixed target leads to the formation of an impulse response or coherent long-range portrait (DL) of the target, in which each m-th diffuser on the target surface corresponds to a well-defined impulse response [11, 12, 14]. The amplitude of the m-th impulse response is proportional to the square root of the effective reflecting area of the m-th scatterer, and the relative position of the responses is uniquely determined by the actual arrangement of the scatterers on the target surface along the line of sight. The expressions for coherent DLP targets are known and presented in [15].

При линейном изменении частоты и движении цели без изменения ракурса, что обеспечивается выбором времени на излучение пачки СПЧ не более 5 мс, n-й член сформированной ЧХ будет описываться следующим образом:With a linear change in the frequency and movement of the target without changing the angle, which is ensured by the choice of time for the emission of the HF pack no more than 5 ms, the n-th term of the generated frequency response will be described as follows:

Figure 00000030
Figure 00000030

где Vp - радиальная скорость цели.where V p is the radial velocity of the target.

Поскольку фаза сигнала, связанная с радиальным движением цели, не зависит от номера рассеивателя, ее можно вынести за знак суммы:Since the phase of the signal associated with the radial movement of the target does not depend on the number of the diffuser, it can be taken out of the sum sign:

Figure 00000031
Figure 00000031

Таким образом, каждый n-й член ЧХ в случае движения цели с радиальной скоростью Vp будет иметь фазовую добавку, пропорциональную квадрату номера импульса, шагу перестройки частоты, радиальной скорости цели, периоду повторения Ти и несущей частоте f0.Thus, each n-th term of the frequency response in the case of a target moving with a radial velocity V p will have a phase addition proportional to the square of the pulse number, the frequency tuning step, the radial velocity of the target, the repetition period T , and the carrier frequency f 0 .

В случае неизвестной радиальной скорости фазовые добавки в ЧХ будут изменяться по неизвестному квадратичному закону. Даже в этом случае после проведения с ЧХ обратного преобразования Фурье формируемый ДлП будет искажаться и смещаться по оси дальности. В случае же использования случайного закона перестройки частоты изменение фазовых компонентов, обусловленных радиальным движением цели, будет носить случайный характер, т.е. фазовая добавка будет иметь равномерное распределение в интервале от 0 до 2π, что является аналогом фазового шума. Выражение (4) в этом случае примет видIn the case of an unknown radial velocity, the phase additives in the frequency response will change according to an unknown quadratic law. Even in this case, after performing the inverse Fourier transform with the frequency response, the generated DL will be distorted and shifted along the range axis. In the case of using the random law of frequency tuning, the change in phase components due to the radial movement of the target will be random in nature, i.e. the phase addition will have a uniform distribution in the range from 0 to 2π, which is an analog of phase noise. Expression (4) in this case takes the form

Figure 00000032
Figure 00000032

Такой фазовый хаос в параметрах сформированной ЧХ приведет к формированию ДлП, в котором комплексные амплитуды будут также распределены случайным образом вследствие размытости откликов от m-х рассеивателей. Разрушение и размытие ДлП является следствием нарушения когерентности принятой реализации, которая заключена именно в распределении фаз отраженных сигналов при изменении частоты. Наилучшая когерентность будет при неизменном положении цели относительно РЛС. При наличии радиальной скорости когерентность нарушается, и информативный ДлП без перефазирования получить невозможно.Such phase chaos in the parameters of the formed frequency response will lead to the formation of a DL, in which the complex amplitudes will also be distributed randomly due to blurry responses from m-x scatterers. Destruction and blurring of the DL is a consequence of the violation of the coherence of the adopted implementation, which lies precisely in the phase distribution of the reflected signals when the frequency changes. The best coherence will be at a constant position of the target relative to the radar. In the presence of a radial velocity, coherence is violated, and it is impossible to obtain informative DL without rephasing.

Таким образом, при использовании случайного закона перестройки частоты каждый отсчет ЧХ будет иметь случайную фазовую добавку, зависящую от номера импульса на n-й частоте, порядка и шага перестройки частоты, а также радиальной скорости цели. Для формирования истинного ДлП цели необходимо устранять фазовые набеги, зависящие от перечисленных факторов [11, 16]. Поскольку порядок использования частот и шаг перестройки частоты известны, то для устранения негативных фазовых набегов, искажающих структуру формируемого ДлП, необходимо знать только скорость цели.Thus, when using the random law of frequency tuning, each frequency response sample will have a random phase addition, depending on the number of the pulse at the nth frequency, the order and step of frequency tuning, and also the radial velocity of the target. To form a true DLP of a target, it is necessary to eliminate phase incursions that depend on the listed factors [11, 16]. Since the order of using frequencies and the frequency tuning step are known, in order to eliminate negative phase incursions that distort the structure of the formed DL, it is only necessary to know the target speed.

Если бы радиальная скорость цели Vp была известна, то для устранения фазовых искажений, обусловленных наличием радиального движения, необходимо было бы перед проведением обратного преобразования Фурье умножать каждый n-й член

Figure 00000033
ЧХ цели на множительIf the radial velocity of the target V p were known, then to eliminate the phase distortions caused by the presence of radial motion, it would be necessary to multiply each nth term before performing the inverse Fourier transform
Figure 00000033
CH multiplier goals

Figure 00000034
Figure 00000034

Однако измерение или оценивание радиальной скорости цели Vp и является задачей предлагаемого способа, т.е. значение Vp является неизвестным. Поэтому для компенсации случайного изменения фазы в элементах ЧХ необходимо воспользоваться методом подбора значения Vp. При переборе всех возможных значений радиальной скорости от -Vp max до +Vp max в одном из случаев произойдет наилучшая компенсация фазовых искажений, связанных с радиальным перемещением цели, и в результате проведения с перефазированной ЧХ обратного преобразования Фурье будет сформирован информативный ДлП. Геометрическая конструкция цели (количество рассеивателей на ее поверхности и расстояния между ними) и вид ДлП тоже являются неизвестными. В качестве критерия определения максимального совпадения истинной радиальной скорости цели с изменяемым с шагом dV в интервале от -Vp max до +Vp max предполагаемым значением радиальной скорости цели целесообразно использовать минимум энтропии системы [10]. То есть для определения максимального совпадения истинной радиальной скорости цели с одним из ее значений, используемых для фазирования векторов в столбцах матрицы D (назовем его предполагаемым значением радиальной скорости), целесообразно воспользоваться методом вычисления энтропии системы.However, measuring or estimating the radial velocity of the target V p is the task of the proposed method, i.e. the value of V p is unknown. Therefore, to compensate for a random phase change in the elements of the frequency response, it is necessary to use the method of selecting the value of V p . When enumerating all possible values of the radial velocity from -V p max to + V p max, in one of the cases the best compensation of phase distortions associated with the radial movement of the target will occur, and as a result of the reverse phase Fourier transform, the informative DL will be formed. The geometrical design of the target (the number of scatterers on its surface and the distance between them) and the type of DLP are also unknown. As a criterion for determining the maximum coincidence of the true radial velocity of the target with a variable step dV in the range from -V p max to + V p max the estimated value of the radial velocity of the target, it is advisable to use the minimum entropy of the system [10]. That is, to determine the maximum coincidence of the true radial velocity of the target with one of its values used for phasing the vectors in the columns of the matrix D (let's call it the estimated value of the radial velocity), it is advisable to use the method of calculating the entropy of the system.

Представив импульсную характеристику (ДлП) в виде системы и проведя ее нормировку, можно рассчитать энтропию Н этой системы для всех значений скорости Vp, используемых при перефазировании ЧХ, по формулеBy presenting the impulse response (DLP) in the form of a system and normalizing it, we can calculate the entropy Н of this system for all values of the velocity V p used in the rephasing of the frequency response by the formula

Figure 00000035
Figure 00000035

Как известно, энтропия является мерой неопределенности и уменьшается в случае уменьшения неопределенности системы. Также известно, что энтропия максимальна, когда все состояния системы равновероятны. Но если в теории информации энтропия системы максимальна при равной вероятности состояний, то в отношении комплексного вектора ДлП энтропия данных будет максимальна при случайном и равномерном распределении комплексных амплитуд отраженных сигналов по номерам элементов ДлП. Такая ситуация наблюдается в случае несовпадения истинного значения радиальной скорости с одним из ее значений, используемых для фазирования векторов в столбцах матрицы D, так как при этом не происходит компенсации фазовых набегов, связанных с перемещением цели, а значит нарушаются условия формирования информативного ДлП. Дальностный портрет в этом случае представляет собой некоторый вектор со случайно распределенными амплитудами (фиг.1). Такое распределение комплексных амплитуд в несфазированном ДлП является аналогом шумового случайного процесса. Значит энтропия вектора в этом случае должна стремиться к максимуму.As is known, entropy is a measure of uncertainty and decreases if the uncertainty of the system decreases. It is also known that entropy is maximum when all states of the system are equally probable. But if in the theory of information the entropy of the system is maximum with equal probability of states, then with respect to the complex vector of DLP, the entropy of the data will be maximum with a random and uniform distribution of the complex amplitudes of the reflected signals by the numbers of the elements of DLP. This situation is observed if the true value of the radial velocity does not coincide with one of its values used for phasing the vectors in the columns of the matrix D, since this does not compensate for phase incursions associated with moving the target, which means that the conditions for the formation of an informative DL are violated. The long-range portrait in this case is a vector with randomly distributed amplitudes (Fig. 1). Such a distribution of complex amplitudes in unphased DLP is an analog of a random noise process. So the entropy of the vector in this case should tend to the maximum.

Следует заметить, что размытые фазовым шумом дальностные портреты будут обладать свойством стационарности, т.е. постоянства числовых характеристик, извлекаемых из векторов их комплексных амплитуд. Поэтому энтропия подавляющего большинства векторов ДлП, составляющих матрицу D1, будет приблизительно одинаковой и зависимой от степени равномерности распределения случайных комплексных амплитуд в дальностных портретах.It should be noted that long-range portraits blurred by phase noise will have the property of stationarity, i.e. constancy of numerical characteristics extracted from vectors of their complex amplitudes. Therefore, the entropy of the vast majority of DL vectors that make up the matrix D1 will be approximately the same and dependent on the degree of uniformity of the distribution of random complex amplitudes in long-range portraits.

Однако в некоторых ДлП матрицы D1, которые окажутся правильно сфазированными с помощью комплексных множителей

Figure 00000036
(другими словами, при совпадении предполагаемого и истинного значений радиальной скорости цели), указанная стационарность будет отсутствовать вследствие появления в ДлП импульсных откликов от реальных рассеивателей и уменьшения среднего уровня шума в виду отсутствия фазового хаоса в ЧХ. В этом случае произойдет наилучшая компенсация фазовых искажений, связанных с движением цели. Следовательно, будет сформирован наиболее информативный ДлП, внешний вид которого сильно отличается от шума (фиг.2). Заметим, что случай совпадения предполагаемого и истинного значений скорости цели соответствует ситуации, когда объект неподвижен.However, in some DLPs, the matrices D1, which turn out to be correctly phased using complex factors
Figure 00000036
(in other words, if the assumed and true values of the radial velocity of the target coincide), this stationarity will be absent due to the appearance of pulsed responses from real scatterers in the DLP and a decrease in the average noise level due to the absence of phase chaos in the frequency response. In this case, the best compensation for phase distortions associated with the movement of the target. Therefore, the most informative DLP will be formed, the appearance of which is very different from noise (Fig. 2). Note that the case of coincidence of the assumed and true values of the target’s speed corresponds to the situation when the object is stationary.

В этом случае мера неопределенности вектора снижается, в связи с чем уменьшается энтропия. Энтропия сфазированных ДлП всегда меньше энтропии несфазированных ДлП. При точном совпадении предполагаемого и истинного значения радиальной скорости энтропия минимальна.In this case, the measure of vector uncertainty decreases, and therefore the entropy decreases. The entropy of phased DLP is always less than the entropy of unphased DLP. With the exact coincidence of the assumed and true values of the radial velocity, the entropy is minimal.

Вариант зависимости величины энтропии вектора дальностного портрета от предполагаемого значения скорости приведен на фиг.3. График получен методом моделирования на ЭВМ. Оценка радиальной скорости в этом примере составила 176,1 м/с при истинной радиальной скорости объекта 176 м/с. При проведении 1000 расчетов заявляемым способом ошибка измерения радиальной скорости составила не более 0,4 м/с при отношении сигнал-шум 16 дБ на выходе системы обработки, что говорит о работоспособности способа и высокой точности измерения скорости.A variant of the dependence of the magnitude of the entropy of the vector of the long-range portrait on the expected value of the speed is shown in Fig.3. The graph is obtained by computer simulation. The estimate of the radial velocity in this example was 176.1 m / s with a true radial velocity of the object of 176 m / s. When conducting 1000 calculations by the claimed method, the error in measuring the radial velocity was not more than 0.4 m / s with a signal-to-noise ratio of 16 dB at the output of the processing system, which indicates the operability of the method and high accuracy of measuring the speed.

Следует заметить, что данный способ является независимым от размеров и геометрической конструкции цели (количества рассеивателей на ее поверхности). Это объясняется следующим. Каждой цели в зависимости от ее геометрической конструкции соответствует свой ДлП. Структура и внешний вид ДлП цели являются априорно неизвестными. Главная особенность правильно сфазированного ДлП заключается в наличии нестационарности распределения комплексных амплитуд в его элементах. В несфазированном ДлП распределение комплексных амплитуд представляет собой аналог шумового случайного процесса (фиг.1). Следовательно, не важно какое количество импульсных откликов от рассеивателей присутствует в портрете. Главное - это факт локализации и роста их амплитуды при когерентной обработке на фоне шума.It should be noted that this method is independent of the size and geometric design of the target (the number of diffusers on its surface). This is explained by the following. Each target, depending on its geometric design, has its own DLP. The structure and appearance of DLP targets are a priori unknown. The main feature of correctly phased DLP is the unsteadiness of the distribution of complex amplitudes in its elements. In unphased DLP, the distribution of complex amplitudes is an analog of a random noise process (Fig. 1). Therefore, no matter how many impulse responses from the diffusers are present in the portrait. The main thing is the fact of localization and growth of their amplitude during coherent processing against a background of noise.

Предложенный способ легко реализуем и имеет следующие достоинства: высокая помехоустойчивость за счет перестройки частоты от импульса к импульсу по случайному закону, исключающей негативное влияние прицельных по частоте помех, независимость от размеров и геометрической конструкции цели (количества рассеивателей на ее поверхности), быстрота и высокая точность измерения скорости, а также возможность получения ДлП цели одновременно с измерением ее радиальной скорости. Предложенный способ может найти применение в задачах радиолокационных измерений, в том числе при селекции цели определенной скорости, а также в задачах распознавания целей по их по радиолокационным изображениям [5, 11, 12].The proposed method is easy to implement and has the following advantages: high noise immunity due to frequency tuning from pulse to pulse according to a random law, eliminating the negative influence of interference-aiming in frequency, independence from the size and geometric design of the target (the number of scatterers on its surface), speed and high accuracy velocity measurements, as well as the possibility of obtaining the target's DLP simultaneously with the measurement of its radial velocity. The proposed method can find application in problems of radar measurements, including in the selection of targets of a certain speed, as well as in tasks of recognizing targets from them by radar images [5, 11, 12].

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫBIBLIOGRAPHY

1. Охрименко А.Е. Основы радиолокации и радиоэлектронная борьба. Ч.1. Основы радиолокации. - М.: Воениздат, 1983. - С.387 (аналог).1. Okhrimenko A.E. Basics of radar and electronic warfare. Part 1. Basics of radar. - M .: Military Publishing, 1983. - P.387 (analogue).

2. Патент 2166772 (РФ) от 10.05.2001 г., МКИ7 G01S 13/58. Обнаружитель-измеритель многочастотных сигналов. Попов Д.И., Белокрылов А.Г. Заявка №2000105563/09. Приоритет 6.03.2000 г. (прототип).2. Patent 2166772 (RF) of 05/10/2001, MKI 7 G01S 13/58. Detector-meter of multi-frequency signals. Popov D.I., Belokrylov A.G. Application No. 2000105563/09. Priority March 6, 2000 (prototype).

3. Радиолокационные системы многофункциональных самолетов. Т.1. РЛС - информационная основа боевых действий многофункциональных самолетов. Системы и алгоритмы первичной обработки радиолокационных сигналов./Под ред. Канащенкова А.И. и Меркулова В.И. - М.: Радиотехника, 2006. - 656 с.3. Radar systems of multifunctional aircraft. T.1. Radar - the information basis of the fighting of multifunctional aircraft. Systems and algorithms for primary processing of radar signals. / Ed. Kanaschenkova A.I. and Merkulova V.I. - M.: Radio Engineering, 2006. - 656 p.

4. Попов Д.И., Белокрылов А.Г. Синтез обнаружителей-измерителей многочастотных сигналов. Известия вузов. Радиоэлектроника, 2001. №11, - с.33-40.4. Popov D.I., Belokrylov A.G. Synthesis of detector-meters of multi-frequency signals. University News. Radio electronics, 2001. No. 11, - p. 33-40.

5. Патент 2234110 (РФ), МПК7 G01S 13/89. БИ 2004 г., № 22. Способ построения двумерного радиолокационного изображения воздушной цели./Митрофанов Д.Г., Бортовик В.В. и др.5. Patent 2234110 (RF), IPC 7 G01S 13/89. BI 2004, No. 22. A method of constructing a two-dimensional radar image of an air target. / Mitrofanov DG, Bortovik VV and etc.

6. Григорин-Рябов В.В. Радиолокационные устройства. - М.: Сов. радио, 1970. - 680 с.6. Grigorin-Ryabov V.V. Radar devices. - M .: Owls. Radio, 1970 .-- 680 p.

7. Бартон Д.К., Вард Г.Р. Справочник по радиолокационным измерениям. Пер. с англ./Под ред. Вейсбейна М.М. - М.: Сов. радио, 1976. - 392 с.7. Barton D.K., Ward G.R. Handbook of radar measurements. Per. from English / Ed. Weisbane M.M. - M .: Owls. Radio, 1976.- 392 p.

8. Справочник по радиолокации./Под ред. Сколника М.И. Пер. с англ. - М.: Сов. радио, 1967.8. Handbook of radar. / Ed. Skolnik M.I. Per. from English - M .: Owls. radio, 1967.

9. Справочник по основам радиолокационной техники./Под ред. Дружинина В.В. - М.: Воениздат, 1967. - 768 с.9. Handbook of the basics of radar technology. / Ed. Druzhinina V.V. - M .: Military Publishing House, 1967 .-- 768 p.

10. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высш. шк., 2001. - 575 с.10. Wentzel E.S. Probability theory. M .: Higher. school, 2001 .-- 575 s.

11. Митрофанов Д.Г. Комплексный адаптивный метод построения радиолокационных изображений в системах управления двойного назначения. Теория и системы управления. 2006, №1, с.101-118.11. Mitrofanov D.G. A comprehensive adaptive method for constructing radar images in dual-purpose control systems. Theory and control systems. 2006, No. 1, pp. 101-118.

12. Митрофанов Д.Г., Силаев Н.В. Адаптивный многочастотный способ построения радиолокационного изображения флюктуирующей воздушной цели. Радиотехника. 2002, №1, с.53-60.12. Mitrofanov D.G., Silaev N.V. An adaptive multi-frequency method for constructing a radar image of a fluctuating air target. Radio engineering. 2002, No. 1, p. 53-60.

13. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Радио и связь, 1983. - 536 с.13. Finkelstein M.I. Basics of radar. M .: Radio and communications, 1983 .-- 536 p.

14. Манукьян А.А. Определение координат локальных неоднородностей на поверхности объекта по многочастотной амплитудно-фазовой диаграмме обратного рассеяния при наличии фазовых искажений. Радиотехника и электроника. 1994, №1, с.81-91.14. Manukyan A.A. Determination of the coordinates of local inhomogeneities on the surface of an object from a multi-frequency amplitude-phase backscattering diagram in the presence of phase distortions. Radio engineering and electronics. 1994, No. 1, pp. 81-91.

15. Митрофанов Д.Г., Сафонов А.В. Применение вейвлет-анализа для сохранения структуры дальностных портретов воздушных целей при повышении уровня шумов. Электромагнитные волны и электронные системы. 2005, №9. с.19-24.15. Mitrofanov D.G., Safonov A.V. The use of wavelet analysis to maintain the structure of long-range portraits of aerial targets with an increase in noise level. Electromagnetic waves and electronic systems. 2005, No. 9. p. 19-24.

16. Митрофанов Д.Г. Формирование двумерного радиолокационного изображения цели с траекторными нестабильностями полета. Радиотехника и электроника. РАН, 2002, №7, с.852-859.16. Mitrofanov D.G. The formation of a two-dimensional radar image of the target with trajectory flight instabilities. Radio engineering and electronics. RAS, 2002, No. 7, p. 852-859.

Claims (1)

Способ измерения радиальной скорости воздушной цели в режиме перестройки частоты от импульса к импульсу, заключающийся в том, что с помощью радиолокационной станции в течение интервала времени Δt излучают пачку импульсных сигналов с перестройкой несущей частоты, принимают отраженные от цели импульсные сигналы на n-х частотах, где n - номер частоты импульсного сигнала, понижают частоты принимаемых импульсных сигналов до промежуточной, выделяют с помощью квадратурных фазовых детекторов квадратурные составляющие принятых импульсных сигналов, преобразуют квадратурные составляющие в цифровую форму с помощью аналого-цифровых преобразователей, преобразуют каждый отраженный на n-й частоте импульсный сигнал в комплексную форму видаA method for measuring the radial speed of an air target in the frequency-from-pulse to pulse-frequency adjustment mode, which consists in the fact that using a radar station for a time interval Δt a packet of pulse signals is emitted with tuning of the carrier frequency, pulse signals reflected from the target at n-th frequencies are received, where n is the frequency number of the pulse signal, reduce the frequency of the received pulse signals to an intermediate one, and use quadrature phase detectors to isolate the quadrature components of the received pulse signals signals, convert the quadrature components into digital form using analog-to-digital converters, convert each pulse signal reflected at the nth frequency into a complex form of the form
Figure 00000037
,
Figure 00000037
,
где
Figure 00000038
- амплитуда отраженного на n-й частоте импульсного сигнала;
Where
Figure 00000038
- the amplitude of the pulse signal reflected at the nth frequency;
Figure 00000039
- фаза отраженного на n-й частоте импульсного сигнала;
Figure 00000039
- phase of the pulse signal reflected at the nth frequency;
Figure 00000040
и
Figure 00000041
- значения квадратурных составляющих принятого импульсного сигнала на n-й частоте, отличающийся тем, что количество импульсных сигналов, равное количеству используемых частот излучения, в пачке импульсных сигналов с перестройкой частоты выбирают равным 2k, где k - целое число, принимающее значение от 6 до 8, время Δt на излучение пачки импульсных сигналов с перестройкой частоты выбирают не более интервала угловой корреляции Тук поворота воздушной цели, составляющего величину 5 мс, используют при излучении импульсов с перестройкой частоты случайный закон изменения частоты, для чего в оперативном запоминающем устройстве формируют последовательность величин частот, используемых в пачке импульсных сигналов с перестройкой частоты от f0 до f0+Fпер с шагом Δf=Fпер/(N-1), где f0 -основная несущая частота импульсного зондирующего сигнала сантиметрового диапазона, Fпер=150 МГц - диапазон, в котором осуществляется перестройка частоты от импульса к импульсу, N - число используемых частот, распределяют номера частот излучения по случайному закону, при котором время излучения tn импульса на n-й частоте f0+nΔf определяется по формуле
Figure 00000040
and
Figure 00000041
- the values of the quadrature components of the received pulse signal at the nth frequency, characterized in that the number of pulse signals equal to the number of used radiation frequencies in the packet of pulse signals with frequency tuning is chosen equal to 2 k , where k is an integer taking a value from 6 to 8, the time Δt for radiation of a burst of pulse signals with frequency tuning is chosen no more than the interval of angular correlation T y rotation of the air target, amounting to 5 ms, is used when emitting pulses with frequency tuning with the radiative law of frequency variation, for which a sequence of frequency values is used in the random access memory used in a packet of pulse signals with frequency tuning from f 0 to f 0 + F per with a step Δf = F per / (N-1), where f 0 - the main carrier frequency of the pulse probe signal of the centimeter range, F per = 150 MHz — the range in which the frequency is tuned from pulse to pulse, N is the number of frequencies used, the frequency numbers of the radiation are distributed according to a random law, in which the radiation time t n pulse per n-th frequency f 0 + nΔf is determined by the formula
Figure 00000042
,
Figure 00000042
,
где Ти - период повторения импульсов внутри пачки, выбираемый исходя из требования обеспечения однозначности отсчетов по доплеровской частоте во всем диапазоне возможных радиальных скоростей цели;
Figure 00000043
- порядковый номер импульса на n-й частоте, принимающий значение от 1 до N, единожды повторяющееся в пределах пачки импульсных сигналов с перестройкой частоты, запоминают порядок использования при излучении частот, при понижении частоты принимаемых импульсных сигналов до промежуточной учитывают величину добавки nΔf, используемой при излучении импульсного сигнала на n-й частоте f0+nΔf, чтобы разность частот принятого на n-й частоте импульсного сигнала f0+nΔf+Fдn, где Fдn -доплеровская частотная добавка отраженного импульсного сигнала на n-й частоте, обусловленная радиальной скоростью цели, и сигнала гетеродина (f0-fпр)+nΔf всегда определялась только величиной промежуточной частоты fпр и соответствующей величиной доплеровской добавки Fдn, формируют вектор G из N элементов, записывают в n-й элемент вектора G комплексное значение
Figure 00000044
преобразованного отраженного на n-й частоте импульсного сигнала, формируют двумерную матрицу D данных из N строк и Z=2Vp max/dV+1 столбцов, где Vp max - максимально возможная радиальная скорость цели, выбираемая заблаговременно, dV - интервал дискретизации радиальной скорости, определяющий точность измерения радиальной скорости, записывают в элемент n-й строки z-го столбца матрицы D комплексную величину
Figure 00000045
, рассчитанную по формуле
where T and is the pulse repetition period inside the packet, selected on the basis of the requirement to ensure the uniqueness of the samples at the Doppler frequency in the entire range of possible radial velocities of the target;
Figure 00000043
- the serial number of the pulse at the n-th frequency, taking a value from 1 to N, repeating itself once within a burst of pulse signals with frequency tuning, remember the order of use when emitting frequencies, when lowering the frequency of the received pulse signals to an intermediate, take into account the value of the addition nΔf used for emission of a pulsed signal at n-th frequency f 0 + nΔf, that the difference in frequency of the received n-th pulse signal frequency f 0 + nΔf + f, DN, where DN: f -doplerovskaya frequency additive reflected pulse signal at n-th hour OTE due to the radial velocity of the target and the local oscillator signal (f 0 -f pr) + nΔf always determined only by the value of the intermediate frequency f and corresponding value ave Doppler additives DN: F, form G vector of N elements is recorded in n-th element of the vector G complex meaning
Figure 00000044
of the converted pulse signal reflected at the nth frequency, form a two-dimensional matrix D of data from N rows and Z = 2V p max / dV + 1 columns, where V p max is the maximum possible radial velocity of the target, chosen in advance, dV is the sampling interval of the radial velocity , which determines the accuracy of measuring the radial velocity, write in the element of the nth row of the zth column of the matrix D the complex quantity
Figure 00000045
calculated by the formula
Figure 00000046
,
Figure 00000046
,
где
Figure 00000044
- комплексная величина преобразованного отраженного на n-й частоте импульсного сигнала, записанного в n-ый элемент вектора G; z - номер столбца матрицы D, получают матрицу D1 путем проведения обратного быстрого преобразования Фурье с комплексными векторами данных каждого столбца матрицы D, находят максимальное значение модуля комплексного сигнала в матрице D1 и делят комплексные величины всех элементов матрицы D1 на это значение, рассчитывают величину энтропии данных Hz для каждого z-го столбца матрицы D1 по формуле
Where
Figure 00000044
- the complex value of the converted reflected at the n-th frequency of the pulse signal recorded in the n-th element of the vector G; z is the column number of the matrix D, get the matrix D1 by performing the inverse fast Fourier transform with complex data vectors of each column of the matrix D, find the maximum value of the modulus of the complex signal in the matrix D1 and divide the complex values of all elements of the matrix D1 by this value, calculate the data entropy H z for each z-th column of the matrix D1 by the formula
Figure 00000047
,
Figure 00000047
,
находят номер столбца zmin H, соответствующего наименьшему значению энтропии Hz min, определяют оценку радиальной скорости цели по формулеfind the column number z min H corresponding to the lowest entropy value H z min , determine the target radial velocity estimate by the formula
Figure 00000048
Figure 00000048
и принимают эту оценку в качестве измеренного значения радиальной скорости цели.and take this estimate as the measured value of the radial velocity of the target.
RU2007101537/09A 2007-01-17 2007-01-17 Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse RU2326402C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101537/09A RU2326402C1 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007101537/09A RU2326402C1 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2326402C1 true RU2326402C1 (en) 2008-06-10

Family

ID=39581477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007101537/09A RU2326402C1 (en) 2007-01-17 2007-01-17 Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2326402C1 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546988C1 (en) * 2014-02-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Pulsed radio signal detector-measuring device
RU2560130C1 (en) * 2014-06-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет Pulsed radio signal detection and measurement device
RU2600111C1 (en) * 2015-10-16 2016-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Detecting and measuring device of coherent pulsed radio signals
WO2018071077A3 (en) * 2016-07-09 2018-05-24 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for velocity detection in mimo radar including velocity ambiguity resolution
RU2714510C1 (en) * 2019-07-04 2020-02-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse
RU2808449C1 (en) * 2023-03-01 2023-11-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации Method for forming range portrait with increased information content based on the use of signals with frequency tuning from pulse to pulse

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2546988C1 (en) * 2014-02-18 2015-04-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Pulsed radio signal detector-measuring device
RU2560130C1 (en) * 2014-06-03 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет Pulsed radio signal detection and measurement device
RU2600111C1 (en) * 2015-10-16 2016-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Detecting and measuring device of coherent pulsed radio signals
WO2018071077A3 (en) * 2016-07-09 2018-05-24 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for velocity detection in mimo radar including velocity ambiguity resolution
CN109642944A (en) * 2016-07-09 2019-04-16 德克萨斯仪器股份有限公司 Method and apparatus for the velocity measuring in the MIMO radar including velocity ambiguity resolution ratio
US10627483B2 (en) 2016-07-09 2020-04-21 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for velocity detection in MIMO radar including velocity ambiguity resolution
US11378649B2 (en) 2016-07-09 2022-07-05 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus for velocity detection in MIMO radar including velocity ambiguity resolution
CN109642944B (en) * 2016-07-09 2024-01-12 德克萨斯仪器股份有限公司 Method and apparatus for speed detection in a MIMO radar including speed ambiguity resolution
RU2714510C1 (en) * 2019-07-04 2020-02-18 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Radar ranging method with carrier frequency variation from pulse to pulse
RU2808449C1 (en) * 2023-03-01 2023-11-28 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации Method for forming range portrait with increased information content based on the use of signals with frequency tuning from pulse to pulse
RU2815730C1 (en) * 2023-07-27 2024-03-21 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства обороны Российской Федерации Method for forming range portrait obtained based on use of signals with frequency tuning, from pulse to pulse, by constructing characteristic of changes in radial speed of air object

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9829568B2 (en) Radar using hermetic transforms
RU2326402C1 (en) Method of measurement of radial speed of air target in the mode of frequency tuning from pulse to pulse
JP6324327B2 (en) Passive radar equipment
RU2704789C1 (en) Method for adaptive signal processing in survey coherent-pulse radar stations
RU2416105C1 (en) Method of determining motion parametres of aerial objects in surveillance radar by using coherent properties of reflected signals
CN106154241B (en) Tough parallel factorial analysis algorithm under impulse noise environment
JP6546109B2 (en) Radar equipment
RU2337378C1 (en) Method for defining air target path parameters in surveillance rls
RU2419107C1 (en) Method of selecting moving targets in pulse-wise carrier frequency tuning
Omelchuk et al. Multichannel target speed estimation by a colocated Doppler-pulse MIMO radar
JP2010175457A (en) Radar apparatus
CN106093927B (en) Target based on the big pulse width signal of radar tests the speed distance measuring method
Xinghua et al. Performance gain bounds of coherently combining multiple radars in a target-based calibration manner
RU2392640C1 (en) Method for identification of parametres of trajectory instabilities of small-sized flying object in form of radial acceleration of motion for accompaniment mode with help of signals with per pulse carrier frequency tuning
RU77980U1 (en) RADAR STATION WITH INVERSE APERTURE SYNTHESIS AND TWO LEVEL NEURAL NETWORK RECOGNITION
RU2389039C1 (en) Method of measuring air target radial velocity in carrier frequency adjustment mode from pulse to pulse in accordance with random law at low signal-to-noise ratio
Long et al. HPRF pulse Doppler stepped frequency radar
RU2525829C1 (en) Radar method of detecting law of variation of angular velocity of turning of tracked aerial object based on successively received signal reflections with carrier frequency adjustment
RU2808449C1 (en) Method for forming range portrait with increased information content based on the use of signals with frequency tuning from pulse to pulse
RU2815730C1 (en) Method for forming range portrait obtained based on use of signals with frequency tuning, from pulse to pulse, by constructing characteristic of changes in radial speed of air object
RU2697509C2 (en) Method of detecting, measuring range and speed of low altitude low-speed target in pulse-doppler radar stations with high frequency of pulses repetition and inverted linear frequency modulation
Venkatesh et al. A frequency diversity pulse-pair algorithm for extending Doppler radar velocity Nyquist range
Chen et al. A novel method of resolving velocity ambiguity in the pulse Doppler radar
Kumawat et al. Moving target detection in foliage environment using FMCW radar
Haimovich Distributed mimo radar for imaging and high resolution target localization

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090118