RU2360265C1 - Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end - Google Patents
Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2360265C1 RU2360265C1 RU2008120108/09A RU2008120108A RU2360265C1 RU 2360265 C1 RU2360265 C1 RU 2360265C1 RU 2008120108/09 A RU2008120108/09 A RU 2008120108/09A RU 2008120108 A RU2008120108 A RU 2008120108A RU 2360265 C1 RU2360265 C1 RU 2360265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- signals
- input
- doppler
- signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области систем радиолокации и может быть использовано в системах охраны, локации и навигации для определения наличия подвижных целей.The invention relates to the field of radar systems and can be used in security systems, locations and navigation to determine the presence of moving targets.
Способы и устройства аналогичного назначения наиболее детально рассмотрены в книгах Бакулева П.А., Степина В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радиосвязь, 1986 и Информационные технологии в радиотехнических системах: Учебное пособие - 2-е изд. перераб. и доп./ Васин В.А., Власов И.Б., Егоров Ю.М. и др. - М.: Изд. МГТУ им. Баумана, 2004.Methods and devices for a similar purpose are discussed in more detail in the books of Bakulev P.A., Stepina V.M. Methods and devices for moving targets selection. - M.: Radio communication, 1986 and Information technology in radio systems: A manual - 2nd ed. reslave. and add. / Vasin V.A., Vlasov I.B., Egorov Yu.M. et al. - M.: Publishing House. MSTU named after Bauman, 2004.
Известен способ радиолокационного обнаружения маневрирующей цели в импульсно-доплеровских РЛС, описанный в патенте RU 2154837 C1, G01S 13/02, 2000 г. В способе используются сложные сигналы с внутриимпульсной частотной модуляцией для определения параметров движущейся цели и основанный на определении максимума модуля корреляционной суммы выборок сигнала, отраженного от цели и опорного сигнала в пространстве параметров: частота сигнала и ее производная. В устройстве, реализующем данный способ, осуществляется аналого-цифровое преобразование (АЦП) принятого сигнала, условное разбиение его на ряд частотных поддиапазонов, накопление сигналов, определенных частот в сдвиговых регистрах, быстрого преобразования Фурье полученных отсчетов с последующей обработкой. Недостатками устройства являются трудности определения и задания сетки частот, невысокая точность определения координат из-за нелинейности сигнала с линейной частотной модуляцией.A known method of radar detection of a maneuvering target in a pulse-Doppler radar described in patent RU 2154837 C1, G01S 13/02, 2000. The method uses complex signals with in-pulse frequency modulation to determine the parameters of a moving target and based on determining the maximum modulus of the correlation sum of samples signal reflected from the target and the reference signal in the parameter space: signal frequency and its derivative. In a device that implements this method, analog-to-digital conversion (ADC) of the received signal is carried out, it is conditionally divided into a number of frequency sub-bands, the accumulation of signals, certain frequencies in the shift registers, fast Fourier transform of the received samples with subsequent processing. The disadvantages of the device are the difficulties of determining and setting the frequency grid, the low accuracy of determining the coordinates due to the nonlinearity of the signal with linear frequency modulation.
Известен также способ обнаружения и селекции подвижных целей, заключающийся в поочередном излучении радиоимпульсов на двух или нескольких несущих частотах и разделении в приемнике сигналов доплеровской частоты соответствующих несущих частот. Значения несущих частот выбирается таким образом, чтобы разность фаз доплеровских частот изменялась в пределах от 0° до 90° при нахождении и перемещении цели в зоне обзора вплоть до максимальной дальности. В радарной системе обнаружения вторжения, описанной в заявке US 2002/0060639 А1, G01S 13/62, 2002 г., реализующей данный способ, микроволновый передатчик поочередно излучает радиоимпульсы с различными несущими частотами. Принятые сигналы детектируются, усиливаются, разделяются на синфазную и квадратурную составляющие и подвергаются АЦП, с последующим цифровым измерением фазы по алгоритмам построения фигур Лиссажу. Отношение сигналов, пропорциональных размерам большой и малой полуосей полученного эллипса, дает информацию о дальности. Для селекции по скорости в устройстве обработки имеются каналы высокой и низкой скорости соответственно для быстро- и медленнодвижущихся целей. В микроволновом датчике, описанном в заявке US 2004/0222887 A1, G08B 13/18, 2004 г., использующем такой же способ, излучаются радиоимпульсы с различными несущими частотами и определяется разность фаз доплеровских частот соответствующих несущих частот. Суть работы приемного устройства датчика состоит в формировании прямоугольных сигналов из сигналов доплеровской частоты с помощью компаратора и последующем определении разности фаз между ними. Недостатками рассмотренных устройств являются невысокая точность и неоднозначность определения дальности, свойственная фазовым методам измерения дальности.There is also a method of detecting and selecting moving targets, which consists in alternately emitting radio pulses at two or more carrier frequencies and dividing the Doppler frequency signals of the respective carrier frequencies in the receiver. The values of the carrier frequencies are chosen so that the phase difference of the Doppler frequencies varies from 0 ° to 90 ° when the target is located and moved in the field of view up to the maximum range. In the radar intrusion detection system described in the application US 2002/0060639 A1, G01S 13/62, 2002, implementing this method, the microwave transmitter alternately emits radio pulses with different carrier frequencies. The received signals are detected, amplified, divided into in-phase and quadrature components and are subjected to ADC, followed by digital phase measurement according to the algorithms for constructing Lissajous figures. The ratio of signals proportional to the sizes of the major and minor axes of the resulting ellipse gives information about the range. For speed selection, the processing device has high and low speed channels, respectively, for fast and slow moving targets. In the microwave sensor described in the application US 2004/0222887 A1,
Наиболее близким по сути является детектор движения, основанный на доплеровском принципе, описанный в патенте US 6380882 B1, G01S 13/56, 2002 г., использующий многочастотный зондирующий сигнал и многоканальное устройство обработки. При использовании двухчастотного зондирующего сигнала выделенные в приемнике сигналы доплеровской частоты, соответствующие несущим частотам (ω1 и ω2), поступают в каналы K1 и К2 и затем в устройство вычисления. Алгоритм вычисления разности фаз следующий: вначале осуществляется интегрирование абсолютных значений сигналов доплеровской частоты, получая I1 и I2 соответственно, также сигналы доплеровской частоты перемножаются и вычисляется интеграл произведения сигналов, получая I3, далее для вычисления разности фаз осуществляют деление I3 на произведение I1 и I2. Вычисляемые значения разности фаз через определенные интервалы времени определяют значение радиальной скорости. Направление движение определяется знаком разности фаз. Косвенно о размерах цели судят по значению мощности принятого отраженного сигнала. В последнем (четвертом) варианте детектора движения излучается многочастотный зондирующий сигнал и осуществляется многоканальная обработка сигналов доплеровской частоты. В каналах, соответствующих своему значению несущей частоты, осуществляется усиление, фильтрация, АЦП с последующей обработкой на основе преобразования Фурье, быстрого преобразования Фурье или вейтвлет преобразовании. В данном способе возможно устранение многозначности измерения дальности. Однако для однозначности измерений дальности необходимо, чтобы погрешность более грубого фазового измерения была меньше интервала однозначности более точного фазового измерения. Поскольку погрешность и интервал однозначности фазовых измерений дальности R до подвижной цели определяется крутизной фазовой характеристики сигналов доплеровской частоты и пропорциональна отношению разности несущих частот ω0 и ωn к скорости света с (см. Методы и устройства селекции движущихся целей, с.39), т.е.The closest in fact is a motion detector based on the Doppler principle described in US patent 6380882 B1, G01S 13/56, 2002, using a multi-frequency probe signal and a multi-channel processing device. When using a two-frequency probing signal, the Doppler frequency signals allocated in the receiver corresponding to the carrier frequencies (ω 1 and ω 2 ) are supplied to the channels K 1 and K 2 and then to the calculation device. The algorithm for calculating the phase difference is as follows: first, the absolute values of the Doppler frequency signals are integrated, getting I 1 and I 2, respectively, the Doppler frequency signals are also multiplied and the signal product integral is calculated, getting I 3 , then to calculate the phase difference, I 3 is divided by the product I 1 and I 2 . The calculated values of the phase difference at certain time intervals determine the value of the radial velocity. The direction of movement is determined by the sign of the phase difference. Indirectly, the size of the target is judged by the power value of the received reflected signal. In the last (fourth) version of the motion detector, a multi-frequency sounding signal is emitted and multi-channel processing of Doppler frequency signals is carried out. In channels corresponding to their value of the carrier frequency, amplification, filtering, ADC with subsequent processing based on the Fourier transform, fast Fourier transform or wavelet transform is carried out. In this method, it is possible to eliminate the ambiguity of ranging. However, for the uniqueness of range measurements, it is necessary that the error of a coarser phase measurement be less than the interval of uniqueness of a more accurate phase measurement. Since the error and the interval of uniqueness of phase measurements of the range R to the moving target is determined by the steepness of the phase characteristic signals of Doppler frequency and is proportional to the ratio of the difference of the carrier frequencies ω 0 and ω n to the speed of light s (see Methods and devices for selecting moving targets, p. 39), i.e.
то произвольно выбранные несущие частоты радиоимпульсов не гарантируют однозначность фазовых измерений в пределах предназначенной дальности действия, а увеличение количества несущих частот зондирующего сигнала усложняет устройство.then randomly selected carrier frequencies of radio pulses do not guarantee the unambiguity of phase measurements within the intended range, and an increase in the number of carrier frequencies of the probe signal complicates the device.
Техническим результатом предлагаемого способа радиолокационного обнаружения подвижных целей с фазовой селекцией по дальности является повышение точности селекции по дальности, минимизация количества используемых частот зондирующего сигнала при сохранении однозначности в пределах предназначенной дальности действия.The technical result of the proposed method for radar detection of moving targets with phase selection in range is to increase the accuracy of range selection, minimizing the number of frequencies of the probing signal while maintaining ambiguity within the intended range.
Техническим результатом предлагаемого устройства является улучшение технических характеристик, т.к.:The technical result of the proposed device is the improvement of technical characteristics, because:
- работа узлов передатчика и приемника с непрерывным сигналом с плавно перестраиваемой частотой устраняет разрыв фазы, что сокращает рабочую полосу частот устройства и сохраняет когерентность зондирующего и отраженного сигналов;- the operation of the transmitter and receiver nodes with a continuous signal with a smoothly tunable frequency eliminates phase discontinuity, which reduces the working frequency band of the device and maintains the coherence of the probe and reflected signals;
- работа преобразователя частоты на согласованную нагрузку во время пауз между импульсами излучения уменьшает время и интенсивность переходных процессов, что позволяет более точно выделять сигналы доплеровской частоты и использовать зондирующие радиоимпульсы наносекундной длительности.- the operation of the frequency converter for a coordinated load during pauses between radiation pulses reduces the time and intensity of transient processes, which makes it possible to more accurately isolate Doppler frequency signals and use probing radio pulses of nanosecond duration.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что формируют зондирующие радиоимпульсы с разными несущими частотами, далее после излучения и приема радиоимпульсов осуществляют преобразование частоты путем перемножения зондирующих и принятых радиоимпульсов с одновременным мультиплексированием для выделения сигналов доплеровской частоты соответствующих несущих частот, затем определяют частоту и разницу фаз сигналов доплеровской частоты, получая информацию о радиальной скорости и дальности до цели, согласно предлагаемому изобретению формируют зондирующие периодические пачки радиоимпульсов, несущая частота которых относительно опорного значения несущей частоты первого радиоимпульса пачки изменяется на значение, которое с каждым последующим импульсом пачки удваивается, далее для обнаружения подвижной цели на заданной дальности, после преобразования и мультиплексирования сигналов, осуществляют операции свертки сигнала доплеровской частоты соответствующего опорной несущей частоте с другими сигналами доплеровской частоты, сдвинутыми по фазе в соответствии с заданной дальностью, затем перемножают результаты выполнения сверток сигналов, получая значение корреляции сигналов доплеровской частоты, сравнение которого с пороговым уровнем позволяет сделать вывод о наличии цели на заданной дальности.The essence of the proposed method lies in the fact that they form probing radio pulses with different carrier frequencies, then, after emitting and receiving radio pulses, the frequency is converted by multiplying the probing and received radio pulses with simultaneous multiplexing to extract the Doppler frequency signals of the corresponding carrier frequencies, then the frequency and phase difference of the signals are determined Doppler frequency, receiving information about the radial speed and range to the target, according to the proposed image probing periodic bursts of radio pulses are formed, the carrier frequency of which relative to the reference value of the carrier frequency of the first burst radio pulse is changed to a value that doubles with each subsequent burst pulse, then, to detect a moving target at a given range, after converting and multiplexing the signals, the Doppler signal convolution operations are performed the frequency of the corresponding reference carrier frequency with other Doppler frequency signals shifted in phase in accordance and with a given range, then multiply the results of the convolution of the signals, getting the correlation value of the Doppler frequency signals, a comparison of which with the threshold level allows us to conclude that there is a target at a given range.
В устройстве для реализации способа радиолокационного обнаружения подвижных целей с фазовой селекцией по дальности, содержащем в передатчике импульсный модулятор и последовательно соединенные первый и второй делители частоты, выходы которых соединены со схемой совпадения, выход схемы совпадения соединен со вторым входом импульсного модулятора, в приемнике - последовательно соединенные преобразователь частоты, мультиплексор, фильтры доплеровских частот, представляющие собой параллельные полосовые фильтры, в антенном узле - последовательно соединенные циркулятор и антенну, причем вход циркулятора соединен с выходом импульсного модулятора, выход циркулятора соединен с первым входом преобразователя частоты, второй выход синтезатора частот соединен с импульсным модулятором и со вторым входом преобразователя частоты, выход схемы совпадения соединен с входом управления мультиплексора, согласно предлагаемому изобретению дополнительно введены: в передатчик - третий делитель частоты и последовательно соединенные формирователь кода управления и синтезатор частот, на первом выходе которого формируется непрерывный сигнал с опорной частотой, а на втором - непрерывный сигнал с плавно перестраиваемой частотой; в приемник - согласованная нагрузка и узел обработки, причем первый выход синтезатора частот соединен с входом третьего делителя частоты, выход которого соединен с входом первого делителя частоты, выходы делителей частоты соединены с входами формирователя кода управления, при этом первый делитель формирует сигнал, задающий период следования и длительность зондирующих импульсов, второй делитель формирует сигнал, задающий период следования и длительность пачек зондирующих импульсов, третий делитель задает управляющий сигнал для плавной перестройки частоты, один из выходов мультиплексора соединен с согласованной нагрузкой, входное сопротивление которой равно входному сопротивлению фильтров доплеровской частоты, выходы фильтров доплеровских частот соединены с узлом обработки, предназначенным для вычисления значения корреляции сигналов доплеровской частоты, сравнения полученного значения с пороговым уровнем и получения вывода о наличии цели на заданной дальности.In the device for implementing the method of radar detection of moving targets with phase selection in range, containing a pulse modulator in the transmitter and serially connected first and second frequency dividers, the outputs of which are connected to the matching circuit, the output of the matching circuit is connected to the second input of the pulse modulator, in series connected frequency converter, multiplexer, Doppler frequency filters, which are parallel bandpass filters, in the antenna node - the circulator and the antenna are connected properly, the input of the circulator connected to the output of the pulse modulator, the output of the circulator connected to the first input of the frequency converter, the second output of the frequency synthesizer connected to the pulse modulator and the second input of the frequency converter, the output of the matching circuit connected to the control input of the multiplexer, according to the proposed the invention is additionally introduced: in the transmitter - a third frequency divider and series-connected control code generator and frequency synthesizer, on the first output of which is formed by a continuous signal with a reference frequency, and the second is a continuous signal with a smoothly tunable frequency; to the receiver, a coordinated load and a processing unit, the first output of the frequency synthesizer connected to the input of the third frequency divider, the output of which is connected to the input of the first frequency divider, the outputs of the frequency dividers are connected to the inputs of the driver of the control code, while the first divider generates a signal specifying the repetition period and the duration of the probe pulses, the second divider generates a signal that sets the repetition period and the duration of the packets of probe pulses, the third divider sets the control signal for smoothly of frequency tuning, one of the outputs of the multiplexer is connected to a matched load, the input impedance of which is equal to the input impedance of the Doppler frequency filters, the outputs of the Doppler frequency filters are connected to a processing unit for calculating the correlation value of Doppler frequency signals, comparing the obtained value with a threshold level and obtaining output about the presence of a target at a given range.
На фиг.1 представлены основной и побочные лепестки общей функции рассогласования по фазе.Figure 1 presents the main and side lobes of the overall phase mismatch function.
На фиг.2 представлена общая функция рассогласования по фазе.Figure 2 presents the General function of the mismatch in phase.
На фиг.3 представлены диаграммы, поясняющие способ обработки доплеровских сигналов.Figure 3 presents diagrams explaining the method of processing Doppler signals.
На фиг.4 и 5 представлены зависимости изменения несущей частоты зондирующих радиоимпульсов для реализации предлагаемого способа.Figure 4 and 5 presents the dependence of changes in the carrier frequency of the probe radio pulses for the implementation of the proposed method.
На фиг.6 представлена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.Figure 6 presents a functional diagram of a device that implements the proposed method.
На фиг.7 представлены временные диаграммы, поясняющие работу устройства, реализующего предлагаемый способ.7 is a timing chart explaining the operation of a device that implements the proposed method.
Устройство для радиолокационного обнаружения подвижных целей (фиг.6) состоит из передатчика 1, приемника 2 и антенного узла 3. Передатчик 1 содержит: ФКУ 4 - формирователь кода управления, СЧ 5 - синтезатор частот, ИМ 6 - импульсный модулятор, ДЧ 7, 8, 9 - делители частоты, И 10 - схему совпадения. Приемник 2 содержит: ПЧ 11 - преобразователь частоты, МП 12 - мультиплексор, ФДЧ 13 - фильтры доплеровских частот, УО 14 - узел обработки, СН 15 - согласованная нагрузка. Антенный узел 3 содержит: Ц 16 - циркулятор, А 17 - антенну.A device for radar detection of moving targets (Fig.6) consists of a
Для обоснования получения заявляемого технического результата предлагаемым способом необходимо определить общую функцию рассогласования по фазе (ОФР), которая пропорциональна значению корреляции сигналов доплеровской частоты. Значения корреляции сигналов доплеровской частоты тем больше, чем ближе подвижная цель к заданной дальности.To justify the receipt of the claimed technical result by the proposed method, it is necessary to determine the overall phase mismatch function (OFP), which is proportional to the correlation value of the Doppler frequency signals. The correlation values of the Doppler frequency signals are greater, the closer the moving target to a given range.
Далее в описании термином «разница фаз» обозначается разница фаз, обусловленная задержкой распространения, а термином «сдвиг фазы» обозначается аппаратный сдвиг фазы.Further in the description, the term “phase difference" refers to the phase difference due to propagation delay, and the term "phase shift" refers to a hardware phase shift.
Пусть заданы несущие частоты радиоимпульсов ω0, ω1, ω2,…,ωN. Информация о дальности до подвижной цели заключена в разнице фаз Θ1, Θ2,…,ΘN доплеровских сигналах S1, S2,…,SN соответствующих несущим частотам ω1, ω2,…, ωN относительно доплеровского сигнала S0, соответствующего опорной несущей частоте ω0. Разница фаз определяются в соответствии с (см. Методы и устройства селекции движущихся целей, с.39)Let the carrier frequencies of the radio pulses ω 0 , ω 1 , ω 2 , ..., ω N be given . Information on the range to the moving target is contained in the phase difference Θ 1 , Θ 2 , ..., Θ N Doppler signals S 1 , S 2 , ..., S N corresponding to the carrier frequencies ω 1 , ω 2 , ..., ω N relative to the Doppler signal S 0 corresponding to the reference carrier frequency ω 0 . The phase difference is determined in accordance with (see Methods and devices for moving targets selection, p. 39)
где R - дальность до подвижной цели;where R is the distance to the moving target;
Δωn - разница соответствующих несущих частот.Δω n is the difference of the respective carrier frequencies.
Представляя Sn синусоидальным колебанием частотой ωД и амплитудой A0, определим функцию рассогласования по фазе χn(ΔΘ) для сигналов S0 и Sn, пропорциональную значению свертки сигналов S0 и Sn, какRepresenting S n as a sinusoidal oscillation with frequency ω D and amplitude A 0 , we determine the phase mismatch function χ n (ΔΘ) for signals S 0 and S n proportional to the convolution value of signals S 0 and S n , as
где Θn - разница фаз сигналов S0 и Sn;where Θ n is the phase difference of the signals S 0 and S n ;
Θ'n - аппаратный сдвиг фазы Sn относительно S0;Θ ' n is the hardware phase shift S n relative to S 0 ;
ΔΘn - рассогласование по фазе, равноеΔΘ n - phase mismatch equal to
где R, R'- фактическая дальность до подвижной цели и дальность, на которую настроено устройство, соответственно.where R, R'- the actual range to the moving target and the range to which the device is configured, respectively.
Выполнив интегрирование (3), получим χn(ΔΘ) для сигналов S0 и Sn Performing integration (3), we obtain χ n (ΔΘ) for signals S 0 and S n
или с учетом (4)or subject to (4)
Уравнения (5), (6) показывают, что функция рассогласования по фазе (по дальности) для сигналов S0 и Sn имеет косинусоидальную зависимость с периодом обратно пропорциональным разнице соответствующих несущих частот.Equations (5), (6) show that the phase mismatch function (in range) for the signals S 0 and S n has a cosine dependence with a period inversely proportional to the difference of the corresponding carrier frequencies.
Оптимальным является задание формы основного и побочных лепестков ОФР в виде функцийIt is optimal to set the shape of the main and side lobes of the FGP in the form of functions
где Ψосн - основной лепесток ОФР;where Ψ DOS - the main lobe of the OFR;
- отрицательные побочные лепестки, удаленные от основного на нечетное число раз π, в соответствии с индексом k'=±1, ±3, ±5…; - negative side lobes, removed from the main one an odd number of times π, in accordance with the index k '= ± 1, ± 3, ± 5 ...;
- положительные побочные лепестки, удаленные от основного на четное число раз π, в соответствии с индексом k''=±2, ±4, ±6…; - positive side lobes removed from the main one an even number of times π, in accordance with the index k '' = ± 2, ± 4, ± 6 ...;
G - коэффициент характеризует отношение периода повторения ОФР к ширине лепестка нулевому уровню, причем последнее равенство в (8), (9) имеет место при целом значении G.G - coefficient characterizes the ratio of the OFR repetition period to the width of the petal to the zero level, and the last equality in (8), (9) holds for a whole value of G.
На фиг.1 представлены основной и побочные лепестки ОФР для случая G=8.Figure 1 presents the main and side lobes of the OFR for the case of G = 8.
ОФР определятся суммой основного и побочных лепестков т.е.OFs are determined by the sum of the main and side lobes i.e.
где индекс k=±1, ±2, ±3….where the index k = ± 1, ± 2, ± 3 ....
Уравнение (10) при малых значениях аргумента можно представить какEquation (10) for small values of the argument can be imagined as
На фиг.2 представлена ОФР, построенная по (11), для случая G=8.Figure 2 presents the OFR, constructed according to (11), for the case of G = 8.
Далее, если принять G=2N, где N - целое положительное число, то последовательно применяя тригонометрическую формулу двойного угла, можно выражение (11) представить какFurther, if we take G = 2 N , where N is a positive integer, then sequentially applying the trigonometric formula of the double angle, we can express expression (11) as
Выражение (12) показывает, что с учетом (6) можно выразить ОФР по дальности как произведение функций рассогласования χn(ΔR), если Δωn определить как (2n-1·Δω). Отбрасывая множитель A0 для нормирования ОФР, получимExpression (12) shows that, taking into account (6), one can express FGD in range as the product of the mismatch functions χ n (ΔR), if Δω n is defined as (2 n-1 · Δω). Dropping the factor A 0 for normalizing the RBF, we obtain
где Δω - минимальное изменение несущей частоты.where Δω is the minimum change in the carrier frequency.
На фиг.3 представлены диаграммы, поясняющие способ обработки доплеровских сигналов для случая G=4. На фиг.3а представлены доплеровские сигналы S0, S1, и S2 движущейся цели, которые имеют разницу фаз относительно друг друга в зависимости от дальности до цели в соответствии с (2). На фиг.3б представлен результат перемножения S0 на S1 и S0 на S2 в соответствии с подынтегральным выражением формулы свертки (3), при этом аппаратного сдвига фазы не производилось. На фиг.3в представлен результат интегрирования перемноженных доплеровских сигналов в соответствии с (3), с периодом интегрирования, равным трем периодам доплеровской частоты. На фиг.3г представлен результат перемножения сигналов, полученных в результате предыдущих операций в соответствии с (13). Полученная зависимость значения корреляции сигналов доплеровской частоты от дальности пропорциональна (11) для случая G=4.Figure 3 presents diagrams explaining the method of processing Doppler signals for the case of G = 4. On figa presents Doppler signals S 0 , S 1 , and S 2 a moving target, which have a phase difference relative to each other depending on the distance to the target in accordance with (2). On figb presents the result of multiplying S 0 S 1 and S 0 S 2 in accordance with the integrand expression of the convolution formula (3), while the hardware phase shift was not performed. On figv presents the result of integration of the multiplied Doppler signals in accordance with (3), with an integration period equal to three periods of the Doppler frequency. On Figg presents the result of the multiplication of signals obtained as a result of previous operations in accordance with (13). The obtained dependence of the correlation value of the Doppler frequency signals on the range is proportional to (11) for the case G = 4.
На фиг.4 и 5 представлены зависимости изменения несущей частоты зондирующих радиоимпульсов для реализации предлагаемого способа. В моменты времениFigure 4 and 5 presents the dependence of changes in the carrier frequency of the probe radio pulses for the implementation of the proposed method. At times
t1, t2, t3, t4,…, t(N+1), t1+TП, t2+TП, t3+TП, t4+TП…,t 1 , t 2 , t 3 , t 4 , ..., t (N + 1) , t 1 + T P , t 2 + T P , t 3 + T P , t 4 + T P ...,
где ТП - период следования зондирующих пачек радиоимпульсов, формируются радиоимпульсы с несущей частотой (фиг.3)where T P - the period of the probe bursts of radio pulses, formed radio pulses with a carrier frequency (figure 3)
или (фиг.4)or (figure 4)
где ω0 - опорная несущая частота, соответствующая первым радиоимпульсам в пачках;where ω 0 is the reference carrier frequency corresponding to the first radio pulses in packs;
Δω - минимальное изменение несущей частоты;Δω is the minimum change in the carrier frequency;
(2N-1Δω) - максимальное изменение несущей частоты;(2 N-1 Δω) is the maximum change in the carrier frequency;
(N+1) - количество радиоимпульсов в пачке и соответственно количество используемых несущих частот в зондирующем сигнале.(N + 1) - the number of radio pulses in the packet and, accordingly, the number of used carrier frequencies in the probe signal.
ОФР (13) в пределах интервала однозначности (предназначенной дальности действия) имеет зависимость, сходную по форме с функцией sin(x)/x, имеющую наиболее узкую ширину основного лепестка по сравнению с другими автокорреляционными функциями финитных сигналов, чем и объясняется заявленный технический результат повышения точности селекции.OFR (13) within the range of uniqueness (intended range) has a dependence similar in shape to the function sin (x) / x, having the narrowest width of the main lobe compared with other autocorrelation functions of the compact signals, which explains the claimed technical result of increasing selection accuracy.
Ниже приводятся расчетные формулы для конкретных реализаций способа.The following are the calculation formulas for specific implementations of the method.
Интервал однозначности ОФР можно получить, подставляя в (2) значения разницы фаз 2π и минимальное изменение несущей частоты Δω, т.е.The OFR uniqueness interval can be obtained by substituting in (2) the values of the phase difference 2π and the minimum change in the carrier frequency Δω, i.e.
Разрешаемое расстояние ОФР по дальности по нулевому уровню можно получить, подставляя в (2) значения разницы фаз π и максимальное изменение несущей частоты (2N-1Δω), т.е.The resolved distance of the FGD by distance at the zero level can be obtained by substituting in (2) the values of the phase difference π and the maximum change in the carrier frequency (2 N-1 Δω), i.e.
Коэффициент, характеризующий отношение периода повторения ОФР к ширине лепестка нулевому уровню, можно получить, взяв отношение RОДН и ΔR, т.е.A coefficient characterizing the ratio of the OFR repetition period to the width of the lobe to the zero level can be obtained by taking the ratio R ODN and ΔR, i.e.
Для описания работы устройства воспользуемся математическим аппаратом, взятым из книги Денисенко А.Н. Сигналы. Теоретическая радиотехника. Справочное пособие. - М.: Горячая линия - Телеком, 2005.To describe the operation of the device, we use a mathematical apparatus taken from the book by A. Denisenko Signals. Theoretical radio engineering. Reference manual. - M .: Hot line - Telecom, 2005.
СЧ 5 формирует на первом выгоде сигнал с опорной частотой ω0, подающийся на вход ДЧ 7. С выхода ДЧ 7 подается сигнал U на ФКУ 4, который задает управляющий сигнал для плавной перестройки частоты, и на вход ДЧ 8 (фиг.7а). ДЧ 8 формирует сигнал UИ, задающий период следования и длительность зондирующих импульсов (фиг.7б), который может быть представлен как
где rect(·) функция прямоугольного импульса, равнаяwhere rect () is the function of the rectangular momentum equal to
n - индекс, определяющий номер импульса;n is the index defining the pulse number;
ТИ - период следования импульсов;T And - the period of the pulses;
τ - длительность импульсов.τ is the pulse duration.
Выход ДЧ 8 соединен с ФКУ 4 и И 10. Выход ДЧ 8 также соединен с ДЧ 9, формирующего сигнал UП, который задает период следования и длительность пачек зондирующих импульсов (фиг.7в) и может быть представлен какThe output of the
где m - номер импульса, формирующего пачку;where m is the number of the pulse forming the pack;
ТП - период следования импульсов, формирующих пачки;T P - the repetition period of the pulses forming the packs;
(N+1)·TИ - длительность импульса, формирующего пачку.(N + 1) · T AND is the duration of the pulse forming the packet.
Выход ДЧ 9 соединен с ФКУ 4 и И 10. И 10 формирует сигнал UУпр (фиг.7г), являющийся сигналом управления для ИМ 6 и МП 12, который может быть представлен как
ФКУ 4 управляет СЧ 5 для формирования на втором выходе непрерывного сигнала с плавно перестраиваемой частотой (фиг.7д), подающегося на ИМ 6 и на второй вход ПЧ 11, являющийся входом сигнала гетеродина.
ФКУ формирует сигнал управления, который представляет собой зависимость изменения частоты (фиг.7д) в двоичном коде и формируется по следующему алгоритму: если UП=1 и UИ=0, то по фронту сигнала U значение управляющего кода увеличивается; если UП=1 и UИ=1, то значение управляющего кода не изменяется; если UП=0, то по фронту сигнала U значение управляющего кода уменьшается.PKU generates a control signal, which is a dependence of the frequency change (Fig.7d) in binary code and is generated by the following algorithm: if U П = 1 and U И = 0, then along the edge of the signal U, the value of the control code increases; if U П = 1 and U И = 1, then the value of the control code does not change; if U П = 0, then along the edge of the signal U, the value of the control code decreases.
Для описания закона изменения частоты определим функцию единичного скачкаTo describe the law of frequency change, we define the unit jump function
Закон изменения несущей частоты в зондирующих радиоимпульсах может быть представлен какThe law of variation of the carrier frequency in the probing radio pulses can be represented as
где знак «+» используется для описания варианта, представленного на фиг.4, знак «-» - для варианта, представленного на фиг.5.where the “+” sign is used to describe the option presented in FIG. 4, the “-” sign is for the option presented in FIG. 5.
Для описания закона плавно перестраиваемой частоты моменты между импульсами в пачке и между пачками импульсов представим сигнал U'Упр, являющегося инвертированным по отношению к UУпр.To describe the law of smoothly tunable frequency, the moments between pulses in a packet and between pulse packets are represented by a signal U ' Upr , which is inverted with respect to U Upr .
где U1(m, n, t), U2(m, t) - управляющие сигналы в моменты между импульсами в пачке и между пачками импульсов соответственно, определяемыеwhere U 1 (m, n, t), U 2 (m, t) are the control signals at the moments between pulses in the packet and between the pulse packets, respectively, determined
тогда закон плавно перестраиваемой частоты можно представитьthen the law of smoothly tunable frequency can be represented
где ω1(m, n, t), ω2 (m, t) - закон плавно перестраиваемой частоты в моменты между импульсами в пачке и между пачками импульсов соответственно, определяемыеwhere ω 1 (m, n, t), ω 2 (m, t) is the law of smoothly tunable frequency at moments between pulses in a packet and between pulse packets, respectively, determined
где знак «+» используется для реализации варианта, представленного на фиг.3, знак «-» - для реализации варианта, представленного на фиг.4.where the “+” sign is used to implement the option presented in FIG. 3, the “-” sign is used to implement the option presented in FIG. 4.
Таким образом, закон изменения частоты (фиг.7д) на втором выходе СЧ 5 можно представить какThus, the law of frequency change (Fig.7d) at the second output of the
ИМ 6 формирует зондирующий радиоимпульс, который посредством Ц 16 и А 17 излучается в пространство. Далее принятый А 17 и ответвленный Ц 16 сигнал подаются на первый сигнальный вход ПЧ 11. Антенный узел может содержать раздельные передающую и приемную антенны, соответственно соединенные с ИМ 6 и ПЧ 11. Выход ПЧ 11 соединен с МП 12. И 10 управляет МП 12 для выделения сигналов доплеровской частоты соответствующих несущих частот. Сигналы доплеровской частоты поступают на ФДЧ 13, представляющие собой параллельные однотипные полосовые фильтры, ограничивающие диапазон возможных частот сигналов доплеровской частоты и усиливающие их. Во время пауз между импульсами и пачками импульсов МП 12 соединяет выход ПЧ 11 с СН 15, входное сопротивление которого равно входному сопротивлению ФДЧ 13. С выхода ФДЧ 13 сигналы доплеровской частоты поступают на УО 14, который в соответствии с предлагаемым способом вычисляет значение корреляции сигналов доплеровской частоты, сравнение которого с пороговым уровнем позволяет сделать вывод о наличии цели на заданной дальности.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120108/09A RU2360265C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008120108/09A RU2360265C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2360265C1 true RU2360265C1 (en) | 2009-06-27 |
Family
ID=41027294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008120108/09A RU2360265C1 (en) | 2008-05-20 | 2008-05-20 | Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2360265C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541504C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-02-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации | Apparatus for selecting moving targets for pulse-to-pulse frequency tuning mode |
RU2769770C1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-04-05 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Method for controlling a ground-based antenna complex to ensure reception and transmission of information in the communication path with a space vehicle in a quasi-geostationary orbit and control system for implementation thereof |
RU2807331C1 (en) * | 2023-01-10 | 2023-11-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining range and radial speed of target using pulse-doppler radar station |
-
2008
- 2008-05-20 RU RU2008120108/09A patent/RU2360265C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541504C1 (en) * | 2014-01-09 | 2015-02-20 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского" Министерства Обороны Российской Федерации | Apparatus for selecting moving targets for pulse-to-pulse frequency tuning mode |
RU2769770C1 (en) * | 2021-01-29 | 2022-04-05 | Акционерное общество «Российская корпорация ракетно-космического приборостроения и информационных систем» (АО «Российские космические системы») | Method for controlling a ground-based antenna complex to ensure reception and transmission of information in the communication path with a space vehicle in a quasi-geostationary orbit and control system for implementation thereof |
RU2807331C1 (en) * | 2023-01-10 | 2023-11-14 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining range and radial speed of target using pulse-doppler radar station |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11163051B2 (en) | Radar apparatus | |
US10557933B2 (en) | Radar device and position-determination method | |
JP5871559B2 (en) | Radar equipment | |
JP2016151425A (en) | Radar system | |
GB2462148A (en) | Automotive FMCW radar with multiple frequency chirps | |
RU2553272C1 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse | |
JP5495611B2 (en) | Radar equipment | |
JP5656505B2 (en) | Radar equipment | |
JP5660973B2 (en) | Radar equipment | |
JP6164918B2 (en) | Radar equipment | |
US9568601B1 (en) | Successive-MFCW modulation for ultra-fast narrowband radar | |
JP5460290B2 (en) | Radar equipment | |
RU2507536C1 (en) | Coherent pulsed signal measuring detector | |
RU2360265C1 (en) | Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end | |
RU2560130C1 (en) | Pulsed radio signal detection and measurement device | |
RU2688921C2 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar with probing composite pseudorandom lfm pulse | |
RU2491572C1 (en) | Method of providing constant range resolution in pulse radar station with quasirandom phase modulation | |
RU2296432C1 (en) | Method for autocorrelation receipt of noise-like signals | |
JP4754981B2 (en) | Pulse radar equipment | |
US11237259B2 (en) | Radar device | |
US11960023B2 (en) | Radar device | |
RU2513656C2 (en) | Phase meter of coherent-pulse signals | |
JP2013113723A (en) | Radar system | |
RU2699240C1 (en) | Method of determining coordinates of target in radar station with continuous emission | |
RU2444758C1 (en) | Method for determining number, velocity and range of targets and amplitudes of signals reflected from them as per return signal in digital channel of radar |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100521 |