RU2434242C1 - Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) - Google Patents
Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434242C1 RU2434242C1 RU2010113756/09A RU2010113756A RU2434242C1 RU 2434242 C1 RU2434242 C1 RU 2434242C1 RU 2010113756/09 A RU2010113756/09 A RU 2010113756/09A RU 2010113756 A RU2010113756 A RU 2010113756A RU 2434242 C1 RU2434242 C1 RU 2434242C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- spectrum
- signal
- rms
- frequency
- radio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к измерению расстояния, например, в закрытых резервуарах при измерении уровня жидкости, и основано на принципе радиолокации с частотной модуляцией (ЧМ) зондирующих радиоволн.The invention relates to the field of measuring technology, in particular to measuring distance, for example, in closed tanks when measuring the liquid level, and is based on the principle of frequency-modulated (FM) radar radar sensing radio waves.
Широко применяется радиолокационный способ измерения расстояния с ЧМ зондирующих радиоволн, основанный на спектральном анализе сигнала разностной частоты (СРЧ) при оценке задержки эхо-сигнала τR [1, стр.316-381; 2; 3; 4]. При практическом применении используют цифровой спектральный анализ. Частота FR=ΩR/2π информационной составляющей СРЧ uи (t, τR), при линейном законе ЧМ на интервале Т, связана с задержкой эхо-сигнала τR, с измеряемым расстоянием R и диапазоном частотной модуляции Δf=Δω/2π линейной зависимостью ΩR=Δω·τR/T=Δω·2R/(v·T), где v - скорость распространения электромагнитных волн. Однако для сигнала, в спектре которого вблизи полезного слагаемого имеются другие слагаемые, эта линейность нарушается, и точность указанного способа обычно недостаточна для большинства практических применений.A widely used radar method for measuring the distance from the FM sounding radio waves based on spectral analysis of the difference frequency signal (RFM) in evaluating the echo delay τ R [1, p. 316-381; 2; 3; four]. In practical use, digital spectral analysis is used. The frequency F R = Ω R / 2π of the information component of the RMS u and (t, τ R ), with the linear FM law on the interval T, is associated with the echo delay τ R , with the measured distance R and the frequency modulation range Δf = Δω / 2π linear relationship Ω R = Δω · τ R / T = Δω · 2R / (v · T), where v is the propagation velocity of electromagnetic waves. However, for a signal whose spectrum contains other terms near the useful term, this linearity is violated, and the accuracy of this method is usually insufficient for most practical applications.
Поэтому в способах измерения расстояния, основанных на спектральном анализе цифровых отсчетов СРЧ uци(n, τR) (где n=0, …, N-1; N - число отсчетов СРЧ при цифровой обработке), выполняют уточнение результатов измерений на дополнительном этапе обработки СРЧ. В частности, известен способ измерения расстояния радиодальномером с непрерывным излучением частотно-модулированных радиоволн и двухэтапной процедурой обработки сигнала [5]. На первом этапе выполняют грубое оценивание частоты и расстояния с использованием преобразования Фурье. На втором этапе выполняют вычисление сигнальной функции СРЧ C(τ)Therefore, in the methods of measuring distance based on the spectral analysis of digital samples of the UHF u qi (n, τ R ) (where n = 0, ..., N-1; N is the number of samples of the UHF in digital processing), the measurement results are refined at an additional stage HFD processing. In particular, there is a known method for measuring distance with a radio range finder with continuous emission of frequency-modulated radio waves and a two-stage signal processing procedure [5]. At the first stage, a rough estimate of the frequency and distance is performed using the Fourier transform. At the second stage, the calculation of the signal function of the UHF C (τ)
, ,
где W(n) - весовая функция, например весовая функция Кайзера-Бесселя;where W (n) is the weight function, for example, the Kaiser-Bessel weight function;
uц(n, τ) - цифровые отсчеты базисной функции с огибающей дискретных отсчетов в виде неискаженного с единичной амплитудой, варьируемой задержкой сигнала τ, и с заданным значением его фазы φ, а также с известными значениями центральной частоты ω0 и диапазона частотной модуляции Δω частотно-модулированного радиочастотного сигнала.u c (n, τ) - digital samples of the basis function with the envelope of discrete samples in the form of undistorted with a unit amplitude, variable signal delay τ, and with a given value of its phase φ, as well as with known values of the central frequency ω 0 and the frequency modulation range Δω of the frequency-modulated radio frequency signal.
Уточнение измеренного расстояния выполняют по времени задержки, соответствующей глобальному максимуму сигнальной функции.Refinement of the measured distance is performed by the delay time corresponding to the global maximum of the signal function.
Сигнальная функция имеет осциллирующий характер с огибающей, которая по форме совпадает с формой спектра сигнала. Причем помеха, созданная мешающим объектом, искажает форму огибающей сигнальной функции, но практически не изменяет положений ее локальных максимумов. Если фаза коэффициента отражения от поверхности зондируемого (полезного) объекта определена без погрешности, а уровень помех низкий, то частота и соответствующая ей задержка в области глобального максимума сигнальной функции практически совпадают с частотой и задержкой информационной составляющей СРЧ. Поэтому при измерении расстояния до объекта на фоне помех низкого уровня цитированный двухэтапный способ обеспечивает погрешность измерения, на один-два порядка меньшую, чем одноэтапные способы при использовании для обработки СРЧ преобразования Фурье. Однако при увеличении уровня помех огибающая сигнальной функции искажается, и определить, какой из локальных максимумов соответствует истинному значению расстояния, становится невозможным. Оценка же расстояния по глобальному максимуму при большом уровне помех приводит к тому, что погрешность измерения может быть как меньше, так и больше погрешности измерения с использованием только преобразования Фурье. При плавном изменении расстоянии между мешающим объектом и зондируемым объектом погрешность скачкообразно изменяется на половину длины волны вокруг погрешности одноэтапного способа. Т.о., если уровень помех выше определенного порогового значения, приведенный способ измерения расстояния также не обеспечивает высокую точность измерения из-за ошибок определения локального максимума, который соответствует истинному значению расстояния.The signal function has an oscillating character with an envelope, which in shape coincides with the shape of the signal spectrum. Moreover, the noise created by the interfering object distorts the shape of the envelope of the signal function, but practically does not change the position of its local maxima. If the phase of the reflection coefficient from the surface of the sensed (useful) object is determined without error, and the noise level is low, then the frequency and the corresponding delay in the region of the global maximum of the signal function practically coincide with the frequency and delay of the information component of the RMS. Therefore, when measuring the distance to the object against the background of low-level interference, the cited two-stage method provides a measurement error that is one to two orders of magnitude smaller than the one-stage methods when using the Fourier transform for processing the RPS. However, with an increase in the level of interference, the envelope of the signal function is distorted, and it becomes impossible to determine which of the local maxima corresponds to the true value of the distance. Estimating the distance from the global maximum with a large level of interference leads to the fact that the measurement error can be either less or more than the measurement error using only the Fourier transform. With a smooth change in the distance between the interfering object and the sensed object, the error abruptly changes by half the wavelength around the error of the one-stage method. Thus, if the interference level is above a certain threshold value, the above method of measuring the distance also does not provide high accuracy of measurement due to errors in determining the local maximum, which corresponds to the true value of the distance.
Известен радиолокационный способ измерения расстояния до материала, заполняющего резервуар, со спектральным анализом СРЧ и компенсацией помеховых слагаемых спектра [6, 7]. При этом мешающие слагаемые спектра определяются в процессе калибровки радиодальномера на пустом резервуаре.A known radar method of measuring the distance to the material filling the tank, with spectral analysis of the RMS and compensation of the interference components of the spectrum [6, 7]. In this case, the interfering terms of the spectrum are determined during the calibration of the radio range finder on an empty tank.
Близким по совокупности существенных признаков к заявленному (аналогом) является радиолокационный способ измерения уровня материала в резервуаре радиодальномером с ЧМ зондирующих радиоволн, основанный на спектральном анализе СРЧ, учитывающий помеховые слагаемые спектра [8]. Указанный способ включает вычисление спектра СРЧ, вычисление опорного спектра, состоящего из постоянного и варьируемого слагаемых, и вычисление меры отличия спектра СРЧ от опорного спектра. Затем производится изменение параметров варьируемого слагаемого опорного спектра до достижения минимума указанной меры отличия спектров. Параметры постоянного слагаемого опорного спектра определяются при калибровке и хранятся в памяти. Калибровка выполняется на рабочем месте при таком уровне заполнения резервуара, когда радиоволны отражают все мешающие объекты и отсутствует взаимное влияние боковых лепестков слагаемых спектра СРЧ, соответствующих мешающим объектам, и слагаемого спектра СРЧ, соответствующего отражению от зондируемого материала.A set of essential features that is close to the claimed one (analogue) is a radar method for measuring the level of material in a tank with a radio range finder with FM probing radio waves, based on spectral analysis of the RF, taking into account the interference components of the spectrum [8]. The specified method includes the calculation of the RMS spectrum, the calculation of the reference spectrum, consisting of constant and variable terms, and the calculation of the measure of difference between the RMS spectrum from the reference spectrum. Then, the parameters of the variable term of the reference spectrum are changed until the minimum of the indicated measure of spectral difference is reached. The parameters of the constant term of the reference spectrum are determined during calibration and stored in memory. Calibration is performed at the workplace at such a level of filling the tank when the radio waves reflect all the interfering objects and there is no mutual influence of the side lobes of the terms of the UHF spectrum corresponding to the interfering objects and the term of the UHF spectrum corresponding to the reflection from the probed material.
Для расчета измеряемого расстояния используют параметры опорного спектра, при которых обнаружен минимум меры отличия.To calculate the measured distance, the parameters of the reference spectrum are used, at which a minimum of the difference measure is found.
В трех последних цитированных способах измерения расстояния следовало бы ожидать существенного уменьшения погрешности измерения, так как запись эталонных спектров выполняют на рабочем месте при калибровочном проливе резервуара. Однако в действительности уменьшения погрешности не происходит из-за невозможности точного подбора параметров опорного спектра. Изменение температуры резервуара, его заполнение и др. факторы приводят к значительным деформациям резервуара. Из-за изменений структуры рассеянного поля в резервуаре под влиянием деформации резервуара, а также из-за осаждения на антенне и элементах конструкции резервуара малоподвижных фракций материала зондируемого объекта меняются амплитудные и фазовые соотношения в слагаемых СРЧ и, соответственно, в спектрах. Кроме того, частотную модуляцию генерируемого сигнала всегда сопровождает паразитная амплитудная модуляция (ПАМ), параметры которой меняются, например, при изменении температуры. В результате со временем опорные спектры и сигналы, сохраняемые в памяти, перестают совпадать со спектрами и сигналами, используемыми при измерении.In the last three cited methods of measuring distance, one would expect a significant decrease in the measurement error, since the recording of the reference spectra is performed at the workplace during the calibration spill of the tank. However, in reality, a decrease in the error does not occur due to the impossibility of accurate selection of the parameters of the reference spectrum. Changing the temperature of the tank, its filling, and other factors lead to significant deformations of the tank. Due to changes in the structure of the scattered field in the tank under the influence of the deformation of the tank, as well as due to deposition of inactive fractions of the material of the probed object on the antenna and structural elements of the tank, the amplitude and phase ratios in the terms of the RMS and, accordingly, in the spectra change. In addition, the frequency modulation of the generated signal is always accompanied by spurious amplitude modulation (PAM), the parameters of which change, for example, with a change in temperature. As a result, over time, the reference spectra and signals stored in the memory cease to coincide with the spectra and signals used in the measurement.
Следует также учитывать, что существуют помеховые слагаемые в СРЧ и, соответственно, в спектре, которые появляются только при наличии полезного сигнала. Примерами таких мешающих сигналов являются сигналы, образованные высшими типами волн при измерении уровня материала в отводных трубах резервуаров или в направляющих трубах понтонов, а также при проведении измерений вблизи боковой стены резервуара, когда мешающие сигналы возникают из-за эхо-волн из угла, образованного зондируемым материалом и вертикальной стеной резервуара. Задержка таких мешающих сигналов незначительно отличается от задержки полезного сигнала и изменяется в соответствии с изменением измеряемого расстояния. В обоих примерах помеховые составляющие не могут быть выделены из сигнала, т.к. обычно не разрешаются по задержке с полезным сигналом и приводят к погрешности измерений.It should also be borne in mind that there are interference terms in the RMS and, accordingly, in the spectrum, which appear only in the presence of a useful signal. Examples of such interfering signals are signals generated by higher types of waves when measuring the level of material in the outlet pipes of the tanks or in the guide pipes of the pontoons, as well as when taking measurements near the side wall of the tank when the interfering signals arise due to echo waves from the angle formed by the probed material and vertical wall of the tank. The delay of such interfering signals differs slightly from the delay of the useful signal and varies in accordance with the change in the measured distance. In both examples, the interference components cannot be extracted from the signal, because usually not allowed by delay with a useful signal and lead to measurement errors.
Наиболее близким к заявляемому способу (прототип на способ) по совокупности существенных признаков является способ измерения электрофизических параметров зондируемого материала и расстояния до него [9], включающий генерирование радиочастотного сигнала с периодической частотной модуляцией с известными значениями центральной частоты и диапазона частотной модуляции, формирование и излучение радиоволн в направлении зондируемого объекта, выделение части генерируемого радиочастотного сигнала, прием, спустя время распространения, эхо-волн и формирование из них отраженного сигнала, смешивание его с выделенной частью генерируемого радиочастотного сигнала, выделение низкочастотных составляющих результирующего сигнала, выделение из них СРЧ и выделение из него информационной составляющей СРЧ, содержащей информацию о дальности до зондируемого объекта, аналоговую обработку информационной составляющей СРЧ, вычисление спектра информационной составляющей СРЧ и вычисление центральной частоты спектра, вычисление расстояния по известным скорости распространения радиоволн и центральной частоте спектра информационной составляющей СРЧ, формирование эталонного СРЧ и вычисление параметров его спектра, коррекцию измеренного расстояния.Closest to the claimed method (prototype for the method) in terms of essential features is a method for measuring the electrophysical parameters of the sensed material and the distance to it [9], including generating a radio frequency signal with a periodic frequency modulation with known values of the center frequency and frequency modulation range, generation and radiation radio waves in the direction of the probed object, the allocation of part of the generated RF signal, reception, after the propagation time, echo ln and the formation of the reflected signal from them, mixing it with the extracted part of the generated radio frequency signal, extracting the low-frequency components of the resulting signal, extracting them from the RMS and extracting from it the information component of the RMS containing information about the distance to the probed object, analog processing of the information component of the RMS, calculation the spectrum of the information component of the RMS and calculating the center frequency of the spectrum, calculating the distance from the known propagation velocity of radio waves center frequency spectrum information component MPS, MPS shaping reference and the calculation parameters of its spectrum, the correction of the measured distance.
В этом способе из низкочастотных составляющих результирующего сигнала дополнительно выделяют нулевые составляющие, обусловленные паразитным прохождением зондирующего сигнала в приемный тракт, отражением от неоднородностей антенно-волноводного тракта и слоя осадков на антенне, вычисляют спектр нулевых составляющих и вычисляют меру отличия его от эталонного, записанного в условиях отсутствия помех. При превышении мерой отличия спектров контрольного уровня формируют неискаженную низкочастотную составляющую с задержкой, соответствующей центральной частоте спектра выделенной информационной составляющей, и вычисляют сумму спектров, первое слагаемое которой образовано спектром неискаженной составляющей, а второе слагаемое образовано спектром сигнала с амплитудой, равной произведению корректирующего коэффициента на амплитуду измеренных нулевых составляющих и на амплитуду сформированной неискаженной составляющей, фазой, равной нулю, и задержкой, соответствующей разности задержек указанной неискаженной низкочастотной составляющей и нулевой составляющей. Далее сравнивают полученную сумму со спектром выделенной информационной составляющей, изменяют амплитуду, задержку и фазу сформированной неискаженной составляющей до наилучшего совпадения сформированной суммы спектров со спектром выделенной информационной составляющей. За частоту спектра информационной составляющей СРЧ, соответствующую дальности до зондируемого материала, и его фазу принимают центральную частоту и фазу сформированной неискаженной низкочастотной составляющей сигнала при наилучшем совпадении спектров информационной составляющей СРЧ и сформированной суммы.In this method, zero components are additionally extracted from the low-frequency components of the resulting signal, due to the parasitic passage of the probe signal into the receiving path, reflection from the inhomogeneities of the antenna-waveguide path and the precipitation layer on the antenna, the spectrum of zero components is calculated, and a measure of its difference from the reference recorded in the conditions is calculated lack of interference. When the difference in the spectra of the control level is exceeded, an undistorted low-frequency component is formed with a delay corresponding to the central frequency of the spectrum of the extracted information component, and the sum of the spectra is calculated, the first term of which is formed by the spectrum of the undistorted component, and the second term is formed by the signal spectrum with amplitude equal to the product of the correction coefficient and amplitude measured zero components and the amplitude of the formed undistorted component, a phase equal to zero, and a delay corresponding to the delay difference of the undistorted low-frequency component and the zero component. Next, the resulting sum is compared with the spectrum of the extracted information component, the amplitude, delay and phase of the generated undistorted component are changed to the best match the formed sum of the spectra with the spectrum of the extracted information component. The center frequency and phase of the generated undistorted low-frequency component of the signal are taken as the frequency of the spectrum of the information component of the RMS, corresponding to the range to the probed material, with the best coincidence of the spectra of the information component of the RMS and the generated sum.
Цитированный способ реализован устройством (наиболее близким к заявляемому устройству по совокупности существенных признаков - прототип на устройство), содержащим схему цифровой обработки сигналов, антенно-волноводное устройство, управляемый генератор радиочастотного сигнала, синтезатор частоты с двумя входами и одним выходом, делитель мощности с одним входом и двумя выходами, направленный ответвитель с одним входом и двумя выходами, смеситель с двумя входами и одним выходом, последовательно соединенные два управляемых фильтра, схему предварительной аналоговой обработки, аналого-цифровой преобразователь, схему управления с одним входом и двумя выходами. При этом вход управляемого генератора радиочастотного сигнала соединен с выходом синтезатора частот, входы которого соединены, соответственно, с первым выходом управляемого генератора радиочастотного сигнала и первым выходом схемы цифровой обработки сигналов, а выход управляемого генератора радиочастотного сигнала соединен с последовательно соединенными делителем мощности и направленным ответвителем, первый выход которого соединен с входом антенно-волноводного устройства. Входы смесителя соединены, соответственно, со вторым выходом делителя мощности и со вторым выходом направленного ответвителя, а выход соединен с последовательно соединенными управляемыми фильтрами. Выход второго управляемого фильтра соединен со схемой предварительной аналоговой обработки, выход которой соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом схемы цифровой обработки сигналов. Вход схемы управления соединен со вторым выходом схемы цифровой обработки сигналов, а два ее выхода соединены со вторыми входами соответствующих управляемых фильтров.The cited method is implemented by a device (the closest to the claimed device in terms of essential features - a prototype of the device) containing a digital signal processing circuit, an antenna-waveguide device, a controlled radio frequency signal generator, a frequency synthesizer with two inputs and one output, a power divider with one input and two outputs, directional coupler with one input and two outputs, mixer with two inputs and one output, two controlled filters connected in series, circuits preliminary analog processing, analog-to-digital converter, a control circuit with one input and two outputs. In this case, the input of the controlled generator of the radio frequency signal is connected to the output of the frequency synthesizer, the inputs of which are connected, respectively, with the first output of the controlled generator of the radio frequency signal and the first output of the digital signal processing circuit, and the output of the controlled generator of the radio frequency signal is connected to a series-connected power divider and directional coupler, the first output of which is connected to the input of the antenna-waveguide device. The inputs of the mixer are connected, respectively, with the second output of the power divider and with the second output of the directional coupler, and the output is connected to series-connected controlled filters. The output of the second controlled filter is connected to a preliminary analog processing circuit, the output of which is connected to the input of the analog-to-digital converter, and the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the digital signal processing circuit. The input of the control circuit is connected to the second output of the digital signal processing circuit, and its two outputs are connected to the second inputs of the respective controlled filters.
Цитированные способ измерения расстояния и устройство для его осуществления не обеспечивают высокую точность измерения при одновременном влиянии ПАМ и мешающих сигналов, не связанных с неоднородностями антенно-волноводного устройства.The cited method for measuring distance and a device for its implementation do not provide high measurement accuracy with the simultaneous influence of PAM and interfering signals that are not related to the inhomogeneities of the antenna-waveguide device.
Технический результат изобретения - уменьшение погрешности измерения расстояния из-за влияния помех при одновременном искажении сигнала ПАМ.The technical result of the invention is the reduction of the error of distance measurement due to the influence of interference while distorting the PAM signal.
Технический результат достигается тем, что в способе измерения расстояния радиодальномером с частотной модуляцией зондирующих радиоволн, включающем генерирование радиочастотного сигнала с периодической частотной модуляцией с известными значениями центральной частоты и диапазона частотной модуляции, формирование и излучение радиоволн в направлении зондируемого объекта, выделение части генерируемого радиочастотного сигнала, прием, спустя время распространения, эхо-волн и формирование из них отраженного сигнала, смешивание его с выделенной частью генерируемого радиочастотного сигнала, выделение низкочастотных составляющих результирующего сигнала, выделение из них сигнала разностной частоты (СРЧ) и выделение из него информационной составляющей СРЧ, содержащей информацию о дальности до зондируемого объекта, аналоговую обработку информационной составляющей СРЧ, вычисление спектра по цифровым отсчетам информационной составляющей СРЧ и вычисление центральной частоты спектра, вычисление расстояния по известным скорости распространения радиоволн и центральной частоте спектра информационной составляющей СРЧ, формирование спектра первого эталонного СРЧ, вычисление и запись параметров спектра первого эталонного СРЧ, уточнение измеренного расстояния, с соблюдением следующих условий дополнительно выполняют следующую совокупность действий. Спектр первого эталонного СРЧ формируют, используя эхо-волны, отраженные эталонным отражателем, с временем задержки меньше минимального времени распространения эхо-волн от зондируемого объекта, а также, используя априорные сведения о комплексном коэффициенте передачи устройства выделения и обработки первого эталонного СРЧ и априорные сведения о комплексном коэффициенте передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей СРЧ. Вычисляют меру отличия информационной составляющей СРЧ от первого эталонного СРЧ. При превышении мерой отличия контрольного уровня многократно генерируют второй эталонный сигнал в форме цифровых отсчетов по известным значениям диапазона частотной модуляции генерируемого радиочастотного сигнала и его центральной частоты, а также по заданным значениям времени задержки, амплитуды и фазы, вычисляют результирующий сигнал суммы информационной составляющей СРЧ и второго эталонного сигнала, вычисляют результирующий спектр суммы спектра информационной составляющей СРЧ со спектром второго эталонного сигнала, вычисляют меру отличия результирующего сигнала от первого эталонного СРЧ, изменяют задержку и амплитуду второго эталонного сигнала до получения наименьшего значения меры отличия, а результирующие спектр и сигнал, при котором обнаружен минимум меры отличия, используют при расчете точного значения расстояния.The technical result is achieved by the fact that in the method of measuring distance by a radio range finder with frequency modulation of the probe radio waves, including generating a radio frequency signal with a periodic frequency modulation with known values of the center frequency and the frequency modulation range, generating and emitting radio waves in the direction of the probed object, isolating a portion of the generated radio frequency signal, reception, after the propagation time, of the echo waves and the formation of the reflected signal from them, mixing it with you divided by the generated RF signal, the selection of the low-frequency components of the resulting signal, the separation of the difference frequency signal (RMS) from them and the separation of the information component of the RMS, containing information about the distance to the probed object, analog processing of the information component of the RMS, the calculation of the spectrum from digital samples of the information component RF and calculation of the center frequency of the spectrum, calculation of the distance from the known propagation velocity of the radio waves and the center h The spectrum of the information component of the RMS, the formation of the spectrum of the first reference RMS, the calculation and recording of the parameters of the spectrum of the first reference RMS, updating the measured distance, subject to the following conditions, additionally perform the following set of actions. The spectrum of the first reference RF system is formed using echo waves reflected by the reference reflector with a delay time less than the minimum propagation time of the echo waves from the sensed object, as well as using a priori information about the complex transmission coefficient of the device for extracting and processing the first reference RPS and a priori information about the complex transmission coefficient of the device for extracting and processing the information component of the RMS. A measure of the difference in the information component of the RF system from the first reference RF system is calculated. If the measure exceeds the control level differences, the second reference signal is repeatedly generated in the form of digital samples from the known values of the frequency modulation range of the generated radio frequency signal and its center frequency, as well as from the given values of the delay time, amplitude and phase, the resulting signal is calculated from the sum of the information component of the RMS and the second reference signal, calculate the resulting spectrum of the sum of the spectrum of the information component of the RMS with the spectrum of the second reference signal, calculate the measure of difference of the resulting signal from the first reference RF system, the delay and amplitude of the second reference signal are changed until the smallest measure of difference is obtained, and the resulting spectrum and signal at which a minimum of the measure of difference is found are used in calculating the exact distance value.
Спектр первого эталонного СРЧ формируют путем выделения эталонной составляющей СРЧ, соответствующей дальности до эталонного отражателя, вычисления спектра цифровых отсчетов этой составляющей, умножения вычисленного спектра на отношение комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей СРЧ радиодальномера, определенного для вычисленного расстояния до зондируемого объекта, к комплексному коэффициенту передачи устройства выделения и обработки эталонной составляющей СРЧ радиодальномера.The spectrum of the first reference RF system is formed by extracting the reference component of the RF system corresponding to the distance to the reference reflector, calculating the spectrum of digital samples of this component, multiplying the calculated spectrum by the ratio of the complex transmission coefficient of the device for extracting and processing the information component of the RF system of the radio range finder, determined for the calculated distance to the sensed object, to the complex transfer coefficient of the device for separation and processing of the reference component of the RF system of the radio range pa
Целесообразно в качестве эталонного отражателя использовать одиночную неоднородность в антенно-волноводном устройстве, при этом указанная неоднородность должна быть удалена от соседних неоднородностей в антенно-волноводном устройстве более чем на удвоенную разрешающую способность радиодальномера.It is advisable to use a single inhomogeneity in the antenna-waveguide device as a reference reflector, while this heterogeneity should be removed from the neighboring inhomogeneities in the antenna-waveguide device by more than twice the resolution of the radio range finder.
Предпочтительно в качестве эталонного отражателя использовать кромку раскрыва апертурной антенны, например кромку осесимметричной конической рупорной антенны, при этом фильтрацией выделяют эталонную составляющую СРЧ, соответствующую дальности до указанного раскрыва.It is preferable to use the aperture of the aperture antenna as a reference reflector, for example, the edge of an axisymmetric conical horn antenna, while the filter component of the RMS corresponding to the range to the specified aperture is isolated.
Формирование спектра первого эталонного СРЧ выполняют в условиях влияния мешающих слагаемых ниже контрольного уровня.The formation of the spectrum of the first reference RF system is performed under the influence of interfering terms below the control level.
Второй эталонный сигнал генерируют в форме цифровых отсчетов с огибающей дискретных отсчетов в виде отрезка гармонического сигнала, который соответствует сигналу разностной частоты, не искаженному помехами и паразитной амплитудной модуляцией, с частотой, определенной заданным временем задержки, отличной от центральной частоты основного лепестка спектра информационной составляющей СРЧ менее чем на половину ширины основного лепестка спектра информационной составляющей СРЧ.The second reference signal is generated in the form of digital samples with an envelope of discrete samples in the form of a segment of a harmonic signal that corresponds to a difference frequency signal that is not distorted by interference and spurious amplitude modulation, with a frequency determined by a given delay time different from the center frequency of the main lobe of the spectrum of the RMS information component less than half the width of the main lobe of the spectrum of the information component of the RMS.
Меру отличия информационной составляющей СРЧ от первого эталонного СРЧ вычисляют по параметрам спектров как сумму слагаемых с заданными весовыми коэффициентами, включающую: модуль разности ширины основного лепестка спектра первого эталонного СРЧ и ширины основного лепестка результирующего спектра, модуль разности коэффициентов асимметрии основных лепестков спектра первого эталонного СРЧ и результирующего спектра, модуль разности фазовых спектров первого эталонного СРЧ и результирующего спектра и их производных низших порядков на центральных частотах спектра первого эталонного СРЧ и результирующего спектра.The measure of difference between the information component of the RMS from the first reference RMS is calculated by the spectral parameters as the sum of terms with the given weight coefficients, including: the modulus of the difference in the width of the main lobe of the spectrum of the first reference RMS and the width of the main lobe of the resulting spectrum, the module of the difference in the asymmetry coefficients of the main lobes of the spectrum of the first reference RMS and of the resulting spectrum, the module of the difference in phase spectra of the first reference RF system and the resulting spectrum and their derivatives of lower orders by the center frequencies of the spectrum of the first reference RF system and the resulting spectrum.
Целесообразно, при минимуме меры отличия, дополнительно вычислять сигнальную функцию результирующего сигнала с базисной функцией в виде неискаженного СРЧ с варьируемой задержкой отраженного сигнала и с заданным значением его фазы, а также с известными значениями центральной частоты и диапазона частотной модуляции частотно-модулированного радиочастотного сигнала и уточнять измеренное расстояние по времени задержки, соответствующему глобальному максимуму сигнальной функции.It is advisable, with a minimum of a measure of difference, to additionally calculate the signal function of the resulting signal with a basic function in the form of an undistorted RF system with a variable delay of the reflected signal and with a given value of its phase, as well as with known values of the central frequency and frequency modulation range of the frequency-modulated radio frequency signal and specify the measured distance of the delay time corresponding to the global maximum of the signal function.
Возможно меру отличия вычислять по отличию спектра результирующей сигнальной функции, нормированного к своему максимальному значению, от спектра сигнальной функции первого эталонного СРЧ, нормированного к своему максимальному значению. При этом спектр сигнальной функции первого эталонного СРЧ вычисляют, используя отсчеты сигнала, вычисленные обратным преобразованием Фурье цифровых отсчетов основного лепестка и ближайших боковых лепестков спектра первого эталонного СРЧ.It is possible to calculate the measure of difference by the difference in the spectrum of the resulting signal function, normalized to its maximum value, from the spectrum of the signal function of the first reference RF system, normalized to its maximum value. In this case, the spectrum of the signal function of the first reference MFR is calculated using the signal samples calculated by the inverse Fourier transform of the digital samples of the main lobe and the nearest side lobes of the spectrum of the first reference MFR.
Технический результат достигается также тем, что в радиодальномере с частотной модуляцией зондирующих радиоволн, содержащем: управляемый генератор радиочастотного сигнала с одним входом и двумя выходами, схему цифровой обработки сигналов, антенно-волноводное устройство, делитель мощности с одним входом и двумя выходами, направленный ответвитель с одним входом и двумя выходами, смеситель с двумя входами и одним выходом, синтезатор частоты с одним выходом, соединенным с входом управляемого генератора радиочастотного сигнала, и двумя входами, соединенными с первыми выходами, соответственно, схемы цифровой обработки сигналов и управляемого генератора радиочастотного сигнала, второй выход которого соединен с последовательно соединенными делителем мощности и направленным ответвителем, первый выход которого соединен с антенно-волноводным устройством, а вторые выходы делителя мощности и направленного ответвителя соединены, соответственно, с первым и вторым входами смесителя, выход которого соединен с последовательно соединенными фильтром, схемой предварительной аналоговой обработки и аналого-цифровым преобразователем, выход которого соединен с первым входом схемы цифровой обработки сигналов, а второй вход аналого-цифрового преобразователя соединен со вторым выходом схемы цифровой обработки сигналов, один из выходов которой является информационным выходом радиодальномера, дополнительно введены второй выход фильтра, вторая схема предварительной аналоговой обработки и второй аналого-цифровой преобразователь. Причем второй выход фильтра соединен с последовательно соединенными второй схемой предварительной аналоговой обработки и вторым аналого-цифровым преобразователем, выход и второй вход которого соединены, соответственно, со вторым входом и третьим выходом схемы цифровой обработки сигналов, а антенно-волноводное устройство выполнено с однородными участками, электрическая длина, по меньшей мере, одного из которых, по меньшей мере, вдвое превышает разрешаемое радиодальномером расстояние.The technical result is also achieved by the fact that in a radio range finder with frequency modulation of the probing radio waves, comprising: a controlled radio frequency signal generator with one input and two outputs, a digital signal processing circuit, an antenna-waveguide device, a power divider with one input and two outputs, a directional coupler with one input and two outputs, a mixer with two inputs and one output, a frequency synthesizer with one output connected to the input of a controlled radio-frequency signal generator, and two inputs dams connected to the first outputs, respectively, of a digital signal processing circuit and a controlled radio-frequency signal generator, the second output of which is connected to a power divider and a directional coupler in series, the first output of which is connected to an antenna-waveguide device, and the second outputs of a power divider and a directional coupler connected, respectively, with the first and second inputs of the mixer, the output of which is connected to a series-connected filter, a preliminary anal processing and an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first input of the digital signal processing circuit, and the second input of the analog-to-digital converter is connected to the second output of the digital signal processing circuit, one of the outputs of which is the information output of the radio range finder, the second filter output is additionally introduced, a second analog pre-processing circuit; and a second analog-to-digital converter. Moreover, the second filter output is connected to the second analog pre-processing circuitry and the second analog-to-digital converter connected in series, the output and the second input of which are connected, respectively, to the second input and the third output of the digital signal processing circuit, and the antenna-waveguide device is made with uniform sections, the electrical length of at least one of which is at least twice the distance permitted by the radio range finder.
Целесообразно антенну антенно-волноводного устройства выполнить в виде осесимметричного конического рупора с осевой длиной, не менее удвоенной разрешающей способности радиодальномера по дальности, и с кромкой раскрыва, выполненной в плоскости, нормальной к его оси.It is advisable that the antenna of the antenna-waveguide device be made in the form of an axisymmetric conical horn with an axial length of at least twice the resolution of the rangefinder in range and with an aperture edge made in a plane normal to its axis.
Целесообразно фильтр выполнить в виде фильтра верхних частот и полосового фильтра, параллельно соединенных своими входами, при этом выход фильтра верхних частот соединен с последовательно соединенными схемой предварительно аналоговой обработки и аналого-цифровым преобразователем, а выход полосового фильтра соединен с последовательно соединенными второй схемой предварительной аналоговой обработки и вторым аналого-цифровым преобразованием.It is advisable to make the filter in the form of a high-pass filter and a band-pass filter connected in parallel with their inputs, while the high-pass filter output is connected to a series-connected pre-analog processing circuit and an analog-to-digital converter, and the output of the band-pass filter is connected to a series-connected second pre-analog processing circuit and a second analog-to-digital conversion.
Проведенный анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявляемого изобретения, позволяет установить, что заявителем не обнаружены технические решения, характеризующиеся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипов способа и устройства позволило выявить совокупность существенных (по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату) отличительных признаков в заявляемых объектах, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству. Сведений об известности отличительных признаков в совокупностях признаков известных технических решений с достижением такого же, как у заявляемых способа и устройства, положительного эффекта не имеется. На основании этого сделан вывод о том, что предлагаемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".The analysis of the prior art, including a search by patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allows us to establish that the applicant has not found technical solutions characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogues of the prototypes of the method and device made it possible to identify a set of essential (with respect to the technical result perceived by the applicant) distinctive features in the claimed objects set forth in the claims. Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty" under the current law. Information about the fame of the distinguishing features in the totality of the characteristics of the known technical solutions with the achievement of the same as the claimed method and device, there is no positive effect. Based on this, it was concluded that the proposed technical solution meets the criterion of "inventive step".
Сопоставление признаков известного и предлагаемого способов для анализа изобретательского уровня показывает существенное различие условий, режимов осуществления действий над электрическими сигналами (как континуальными, так и в виде цифровых отсчетов), которые характеризуются амплитудой, частотой и фазой.A comparison of the features of the known and proposed methods for analyzing the inventive step shows a significant difference in conditions, modes of operations on electrical signals (both continuous and in the form of digital samples), which are characterized by amplitude, frequency and phase.
В прототипе эталонный сигнал формируют из отрезка гармонического слагаемого, генерируемого с заданной амплитудой, частотой и фазой, и слагаемого, аналогичного "виртуальным отражателям", так, чтобы спектр сформированного сигнала совпадал по положению (частоте), форме и амплитуде со слагаемым спектра информационной составляющей СРЧ. Основное действие - оценку частоты выполняют по известной частоте генерируемого отрезка гармонического эталонного сигнала (в тексте прототипа - "неискаженной низкочастотной составляющей с задержкой, соответствующей центральной частоте спектра, выделенной информационной составляющей") при наилучшем совпадении спектров информационной составляющей и сформированной суммы. Из этого следует, что известный способ не может быть осуществлен при наличии помех.In the prototype, a reference signal is formed from a segment of a harmonic term generated with a given amplitude, frequency and phase, and a term similar to “virtual reflectors”, so that the spectrum of the generated signal coincides in position (frequency), shape and amplitude with the term in the spectrum of the information component of the RMS . The main action is to evaluate the frequency according to the known frequency of the generated segment of the harmonic reference signal (in the prototype text - “undistorted low-frequency component with a delay corresponding to the center frequency of the spectrum, the selected information component”) with the best coincidence of the spectra of the information component and the generated sum. It follows that the known method cannot be implemented in the presence of interference.
В предлагаемом способе генерируемый второй эталонный сигнал варьируют по задержке (частоте) и амплитуде т.о., чтобы снизить искажения спектра информационной составляющей СРЧ, вызванные помехами, которых может быть несколько. Причем ни по задержке (частоте), ни по амплитуде, ни по фазе генерируемый второй эталонный сигнал не может совпадать с информационной составляющей СРЧ. А точную оценку частоты выполняют по результирующему сигналу после его коррекции, когда искажения его спектра наименьшие. При этом для определения результатов коррекции формируют спектр первого эталонного СРЧ, параметры которого совпадают с параметрами спектра зондируемого объекта, когда он не искажен помехами и, следовательно, его центральная частота определена точно.In the proposed method, the generated second reference signal is varied in delay (frequency) and amplitude, i.e., in order to reduce the distortion of the spectrum of the information component of the RMS caused by interference, of which there may be several. Moreover, neither the delay (frequency), nor the amplitude, nor the phase of the generated second reference signal can match the information component of the RMS. And an accurate estimate of the frequency is performed by the resulting signal after its correction, when the distortions of its spectrum are the smallest. In this case, to determine the correction results, the spectrum of the first reference RF system is formed, the parameters of which coincide with the spectrum parameters of the sensed object when it is not distorted by noise and, therefore, its center frequency is determined exactly.
Кроме того, условия и режимы осуществления совокупности действий взаимосвязаны с размерами антенно-волноводного устройства радиодальномера, т.к. разрешаемое расстояние радиодальномером определяется диапазоном частотной модуляции, а антенно-волноводное устройство должно быть выполнено с однородными участками, электрическая длина, по меньшей мере, одного из которых, по меньшей мере, вдвое превышает разрешаемое расстояние.In addition, the conditions and modes of implementing the set of actions are interconnected with the dimensions of the antenna-waveguide device of the radio range finder, because the resolved distance by the radio range finder is determined by the frequency modulation range, and the antenna-waveguide device must be made with homogeneous sections, the electric length of at least one of which is at least twice the resolved distance.
Эти отличия приводят к появлению качественно новых свойств заявленных способа и устройства - возможности точного измерения расстоянии при наличии нескольких мешающих объектов и искажении сигналов ПАМ.These differences lead to the appearance of qualitatively new properties of the claimed method and device — the ability to accurately measure distance in the presence of several interfering objects and distortion of the PAM signals.
Сущность предлагаемого способа поясняется графиками, изображенными на фиг.1, фиг.2, фиг.3 и фиг.5, а также с помощью устройства, схематично изображенного на фиг.4.The essence of the proposed method is illustrated by the graphs depicted in figure 1, figure 2, figure 3 and figure 5, as well as using the device schematically depicted in figure 4.
На фиг.1 приведена зависимость погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта от расстояния в длинах волн между зондируемым объектом и одиночным мешающим объектом. На фиг.2 приведены зависимости погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта от задержки второго эталонного сигнала при наличии двух мешающих объектов. На фиг.3 приведена зависимость меры отличия от задержки второго эталонного сигнала при зондировании полезного объекта и при наличии двух мешающих объектов. На фиг.5 приведены зависимости погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта при наличии двух мешающих объектов для прототипа и для предлагаемого способа.Figure 1 shows the dependence of the error of the measured distance to the probed object from the distance in the wavelengths between the probed object and a single interfering object. Figure 2 shows the dependence of the error of the measured distance to the probed object from the delay of the second reference signal in the presence of two interfering objects. Figure 3 shows the dependence of the measure of difference from the delay of the second reference signal when sensing a useful object and in the presence of two interfering objects. Figure 5 shows the dependence of the error of the measured distance to the probed object in the presence of two interfering objects for the prototype and for the proposed method.
Сущность способа в том, что смещение центральной частоты спектра из-за влияния помех, созданных мешающими объектами, может быть снижено при введении дополнительного сигнала. Радиолокационный способ измерения расстояния, основанный на спектральном анализе, обеспечивает высокую точность измерений в условиях отсутствия мешающих объектов и искажений СРЧ. Наличие одиночного мешающего объекта приводит к погрешности измерения, зависимость которой от расстояния между мешающим и зондируемым объектами носит колебательный характер (фиг.1) вокруг нулевого значения (когда расстояние измеряется без погрешности) с периодом колебаний, равным половине средней длины радиоволны, и изменяющейся амплитудой колебаний. На фиг.1 приведена зависимость погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта от расстояния в длинах волн между зондируемым объектом и одиночным мешающим объектом, создающим помеховый сигнал с амплитудой 0,1 от полезного. Диапазон ЧМ Δf=1 ГГц, центральная частота диапазона модуляции 10 ГГц. Если же СРЧ образован полезным зондируемым объектом и несколькими мешающими объектами, то каждый мешающий объект независимо от наличия других объектов приводит к погрешности измерения. Полное значение погрешности зависит от соотношения амплитуд полезного и мешающих слагаемых, фазовых соотношений, распределения по дальности мешающих объектов, а также от величины ПАМ и других искажений сигнала. При неизменной помеховой обстановке и неизменном расстоянии до зондируемого объекта погрешность измерения расстояния неизменна.The essence of the method is that the shift of the center frequency of the spectrum due to the influence of interference created by interfering objects can be reduced with the introduction of an additional signal. The radar method of measuring distance, based on spectral analysis, provides high accuracy of measurements in the absence of interfering objects and distortion of the RF. The presence of a single interfering object leads to a measurement error, the dependence of which on the distance between the interfering and probed objects is oscillatory in nature (Fig. 1) around a zero value (when the distance is measured without error) with an oscillation period equal to half the average length of the radio wave and a varying oscillation amplitude . Figure 1 shows the dependence of the error of the measured distance to the sensed object on the distance in the wavelengths between the sensed object and a single interfering object, creating an interfering signal with an amplitude of 0.1 from the useful one. The FM band is Δf = 1 GHz, the center frequency of the modulation range is 10 GHz. If the UHF is formed by a useful probed object and several interfering objects, then each interfering object, regardless of the presence of other objects, leads to measurement error. The full value of the error depends on the ratio of the amplitudes of the useful and interfering terms, phase relations, the distance distribution of the interfering objects, as well as on the magnitude of the SAM and other signal distortions. With a constant interference environment and a constant distance to the probed object, the error in measuring the distance is unchanged.
Суммирование информационной составляющей СРЧ с генерируемым эталонным сигналом (вторым эталонным сигналом, с заданными значениями времени задержки, амплитуды, фазы, несущей частоты и девиации частоты частотно-модулированного сигнала, у которого параметры аналогичны параметрам СРЧ неискаженного помехами) и изменение задержки этого эталонного сигнала приводят к тому, что зависимость измеряемого расстояния до зондируемого объекта от задержки эталонного сигнала и, соответственно, погрешность измерения также будут носить колебательный характер, но вокруг значения погрешности из-за помех (фиг.2). На фиг.2 приведены зависимости погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта, удаленного на расстояние 3 метра от радиодальномера, от задержки второго эталонного сигнала при наличии двух мешающих объектов, удаленных от радиодальномера, соответственно, на 3,0375; 3,077 метров и создающих помеховые сигналы с амплитудой 0,1 от полезного. Зависимость результирующей погрешности измерения от задержки второго эталонного сигнала, изображенная сплошной линией, соответствует амплитуде второго эталонного сигнала, равного 0,158 от полезного. При определенном значении амплитуды второго эталонного сигнала зависимость результирующей погрешности измерения расстояния от задержки второго эталонного сигнала достигает нулевого значения (на фиг.2 точка 1 на зависимости результирующей погрешности от задержки второго эталонного сигнала).The summation of the information component of the RMS with the generated reference signal (the second reference signal, with the given values of the delay time, amplitude, phase, carrier frequency and frequency deviation of the frequency-modulated signal, whose parameters are similar to the parameters of the RMS undistorted by interference) and a change in the delay of this reference signal lead to the fact that the dependence of the measured distance to the probed object from the delay of the reference signal and, accordingly, the measurement error will also be oscillatory character, but around the value of the error due to interference (figure 2). Figure 2 shows the dependence of the error of the measured distance to the sensed object, remote at a distance of 3 meters from the radio range finder, on the delay of the second reference signal in the presence of two interfering objects, remote from the radio range finder, respectively, by 3.0375; 3,077 meters and creating interfering signals with an amplitude of 0.1 of the useful. The dependence of the resulting measurement error on the delay of the second reference signal, shown by a solid line, corresponds to the amplitude of the second reference signal, equal to 0.158 from the useful one. At a certain value of the amplitude of the second reference signal, the dependence of the resulting measurement error of the distance on the delay of the second reference signal reaches zero (in Fig. 2,
Увеличение амплитуды второго эталонного сигнала приводит к тому, что нулевые значения погрешности измерения могут быть получены при нескольких значениях задержки второго эталонного сигнала (на фиг.2 пунктирная зависимость на результирующей погрешности от задержки второго эталонного сигнала).An increase in the amplitude of the second reference signal leads to the fact that zero values of the measurement error can be obtained with several delay values of the second reference signal (in Fig. 2, the dotted dependence on the resulting error on the delay of the second reference signal).
Очевидно, что одним отрезком гармонического слагаемого нельзя компенсировать несколько помеховых слагаемых. Однако в точке 1 происходит полная компенсация погрешности, при этом задержка второго эталонного сигнала и остальные его параметры не совпадают с параметрами помех, но параметры результирующего спектра становятся близки к параметрам спектра первого эталонного сигнала. Также близкими между собой становятся нормированные спектры сигнальной функции первого эталонного сигнала и сигнальной функции информационной составляющей СРЧ. Соответственно, мера отличия в обоих случаях близка к минимальной.It is obvious that one segment of the harmonic term cannot compensate for several interference terms. However, at
Зависимость меры отличия от задержки второго эталонного сигнала также носит колебательный характер. На фиг.3 приведен пример зависимости меры отличия от задержки второго эталонного сигнала относительно задержки полезного сигнала при наличии двух мешающих объектов. Условия измерений соответствуют приведенным для фиг.2. Изменение амплитуды второго эталонного сигнала приводит к изменению амплитуды колебаний меры отличия. Подбор задержки второго эталонного сигнала и его амплитуды позволяют находить глобальный минимум меры отличия, при котором погрешность измерения расстоянии также близка к минимуму. Снижение погрешности обусловлено снижением искажений спектра и сигнальной функции из-за влияния помех. В свою очередь, снижение искажений сигнальной функции исключает ошибку определения максимума сигнальной функции, который соответствует истинному значению расстояния, что позволяет выполнять точное измерение.The dependence of the measure of difference from the delay of the second reference signal is also oscillatory in nature. Figure 3 shows an example of the dependence of the measure of difference from the delay of the second reference signal relative to the delay of the useful signal in the presence of two interfering objects. The measurement conditions correspond to those shown in figure 2. A change in the amplitude of the second reference signal leads to a change in the amplitude of the oscillations of the measure of difference. The selection of the delay of the second reference signal and its amplitude allows us to find the global minimum of the measure of difference, at which the error in measuring the distance is also close to the minimum. The reduction in error is due to a decrease in the distortion of the spectrum and the signal function due to the influence of interference. In turn, reducing the distortion of the signal function eliminates the error in determining the maximum of the signal function, which corresponds to the true value of the distance, which allows accurate measurement.
Радиодальномер с частотной модуляцией зондирующих радиоволн (фиг.4) содержит: управляемый генератор радиочастотного сигнала (УГРС) 2 с одним входом и двумя выходами; схему цифровой обработки сигналов (СЦОС) 3 с четырьмя выходами и двумя входами; антенно-волноводное устройство (АВУ) 4; делитель мощности (ДМ) 5 с одним входом и двумя выходами; направленный ответвитель (НО) 6 с одним входом и двумя выходами; смеситель 7 с двумя входами и одним выходом; синтезатор частоты (СЧ) 8 с одним выходом и двумя входами; фильтр 9 с одним входом и двумя выходами; первую схему предварительной аналоговой обработки (СПАО) 10; первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 11 с двумя входами и одним выходом; вторую СПАО 12 и второй АЦП 13.A radio range finder with frequency modulation of the probe radio waves (FIG. 4) comprises: a controllable generator of a radio frequency signal (UGRS) 2 with one input and two outputs; a digital signal processing circuit (DSP) 3 with four outputs and two inputs; antenna waveguide device (AVU) 4; power divider (DM) 5 with one input and two outputs; directional coupler (NO) 6 with one input and two outputs;
Выход СЧ 8 соединен с входом УГРС 2. Входы СЧ 8 соединены, соответственно, с первым выходом УГРС 2 и с первым выходом СЦОС 3. Выход УГРС 2 соединен с последовательно соединенными ДМ 5 и НО 6, а первый выход НО 6 соединен с АВУ 4. Вторые выходы ДМ 5 и НО 6 соединены, соответственно, с первым и вторым входами смесителя 7, выход которого соединен с входом фильтра 9. Первый выход фильтра 9 соединен с последовательно соединенными СПАО 10 и АЦП 11, а выход АЦП 11 и его второй вход соединены, соответственно, с первым входом и вторым выходом СЦОС 3. Второй выход фильтра 9 соединен с последовательно соединенными СПАО 12 и АЦП 13, а выход АЦП 13 и его второй вход соединены, соответственно, со вторым входом и третьим выходом СЦОС 3. Четвертый выход СЦОС 2 является информационным выходом радиодальномера.The output of the
Антенна АВУ 4 выполнена в виде осесимметричного конического рупора с осевой длиной, не менее удвоенной разрешающей способности радиодальномера по дальности, при этом кромка раскрыва рупора выполнена в плоскости, нормальной к его оси.
Фильтр 9 может быть выполнен в виде широко известных [10, стр.93-129] фильтра верхних частот и полосового фильтра, параллельно соединенных своими входами, выделяющих, соответственно, информационную составляющую СРЧ и эталонную составляющую СРЧ.The
Практическая реализация устройства не представляет собой сложности и осуществляется на основе широко распространенных электронных элементов, например, производимых фирмами «ANALOG DEVICES», «MOTOROLA», «MICRONETICS», «PEREGRINE» и др.The practical implementation of the device is not difficult and is carried out on the basis of widely distributed electronic elements, for example, manufactured by ANALOG DEVICES, MOTOROLA, MICRONETICS, PEREGRINE, etc.
Способ измерения расстояния осуществляют с помощью радиодальномера с частотной модуляцией зондирующих радиоволн следующим образом.The method of measuring the distance is carried out using a radio range finder with frequency modulation of the probe radio waves as follows.
Часть генерируемого радиочастотного сигнала с периодической частотной модуляцией в виде последовательности радиочастотных сигналов, известные дискретные частоты в которой эквидистантно распределены по диапазону частотной модуляции, от УГРС 2 (фиг.4), управляемого СЧ 8, через ДМ 5 и НО 6 поступает в антенну АВУ 4, которая формирует направленное излучение в направлении зондируемого объекта. После отражения от поверхности зондируемого объекта эхо-волны принимаются антенной АВУ 4 и преобразуются в отраженный сигнал, который через НО 6 поступает на второй вход смесителя 7. В качестве гетеродинного используют выделенную ДМ 5 часть генерируемого сигнала. Выходной сигнал смесителя фильтруется фильтром 9 и с первого выхода поступает на вход СПАО 10, где обрабатывается путем заданного усиления и дополнительного подавления высокочастотных составляющих. В результате выделяются низкочастотные составляющие результирующего сигнала, из которых выделяется информационная составляющая СРЧ uи(t, τR), содержащая информацию о дальности до зондируемого объекта. Информационную составляющую СРЧ uи(t, τR) используют для расчета расстояния. При этом в ней могут присутствовать также помеховые составляющие, созданные мешающими объектами, которые приводят к погрешности измерения.A part of the generated radio frequency signal with periodic frequency modulation in the form of a sequence of radio frequency signals, the known discrete frequencies in which are equidistantly distributed over the frequency modulation range, from UGRS 2 (Fig. 4) controlled by
На втором выходе фильтра 9 выделяется эталонная составляющая СРЧ uэ(t, τA), соответствующая дальности до эталонного отражателя, в качестве которого может быть использована, в частности, одиночная неоднородность в антенно-волноводном устройстве. Указанная неоднородность должна быть удалена от соседних неоднородностей в антенно-волноводном устройстве более чем на удвоенную разрешающую способность радиодальномера. В качестве эталонного отражателя предпочтительно использовать кромку раскрыва конической рупорной антенны, при применении последней в радиодальномере. Это объясняется тем, что комплексный коэффициент отражения радиоволн от раскрыва диаметром несколько длин волн практически не зависит от частоты [11, стр.122-142], так же как комплексный коэффициент отражения радиоволн от зондируемой поверхности жидкости в резервуаре при нормальном падении радиоволн.At the second output of the
Выделенная информационная составляющая СРЧ uи(t, τR) через АЦП 11 поступает на первый вход СЦОС 3. А эталонная составляющая СРЧ uэ(t, τR) со второго выхода фильтра 9 через вторую СПАО 12 и второй АЦП 13 поступает на второй вход СЦОС 3. С применением СЦОС 3 выполняют все действия над составляющими СРЧ, управляют синтезатором СЧ 8 заданием кодов дискретных частот и синхронизируют работу АЦП 11 и АЦП 13.The selected informational component of the UHF u and (t, τ R ) through the
По цифровым отсчетам uци(n, τR) (где n=0, …, N-1; N - число отсчетов) информационной составляющей СРЧ uи(t, τR) с помощью СЦОС 3 вычисляют спектр Sи(τR), вычисляют центральную частоту спектра, например, по частоте максимума спектра, вычисляют и записывают в память СЦОС 3 расстояние по известным скорости распространения радиоволн и центральной частоте спектра. Этот спектр искажен частотной зависимостью комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей uи(t, τR) СРЧ радиодальномера (фильтром 9 и СПАО 10) и его форма зависит не только от наличия помех, но и от измеряемого расстояния.Using digital samples u qi (n, τ R ) (where n = 0, ..., N-1; N is the number of samples) of the information component of the RMS u and (t, τ R ) using
При вычислении меры отличия по параметрам спектра вычисляют и записывают в память СЦОС 3 параметры спектра Sи(τR) (ширину основного лепестка, коэффициент асимметрии, фазу и величины производных фазовых спектров низших порядков на центральной частоте спектра).When calculating the measure of difference in the spectrum parameters, the spectrum parameters S and (τ R ) (the width of the main lobe, the asymmetry coefficient, the phase and the values of the derivatives of the lower-order phase spectra at the center frequency of the spectrum) are calculated and stored in the memory of the center.
По цифровым отсчетам uцэ(n, τA) (n=0, …, N-1.) эталонной составляющей СРЧ uэ(t, τA) с помощью СЦОС 3, используя прямое преобразование Фурье, вычисляют спектр Sэ(τA). Этот спектр искажен частотной зависимостью комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки эталонной составляющей uэ(t, τA) СРЧ радиодальномера (фильтром 9 и СПАО 12). Используя записанные в памяти СЦОС 3, априорные сведения о комплексном коэффициенте передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей СРЧ радиодальномера (фильтра 9 и СПАО 10) и априорные сведения о частотной зависимости комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки эталонной составляющей СРЧ радиодальномера (фильтра 9 и СПАО 12), умножают вычисленный спектр Sэ(τA) цифровых отсчетов uцэ(n, τA) на отношение комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей СРЧ радиодальномера, определенного для вычисленного расстояния до зондируемого объекта, к комплексному коэффициенту передачи устройства выделения и обработки эталонной составляющей СРЧ радиодальномера. В результате получают спектр первого эталонного сигнала , который используют для вычисления меры отличия. Этот спектр аналогичен спектру сигнала, полученному в условиях отсутствия неразрешаемых помех при зондировании одиночного отражателя. При этом в нем учитываются искажения как за счет ПАМ, так и за счет частотной зависимости комплексного коэффициента передачи устройства выделения и обработки информационной составляющей СРЧ радиодальномера. Используя спектр первого эталонного сигнала Sэ0(τA), вычисляют его параметры (ширину основного лепестка, коэффициент асимметрии, фазу и величины производных низших порядков фазового спектра на центральной частоте спектра) и записывают в память СЦОС 3. Затем, используя записанные в памяти СЦОС 3 параметры спектра Sи(τR) и параметры спектра Sэ0(τA), вычисляют меру их отличия. При превышении мерой отличия контрольного уровня с помощью СЦОС 3 многократно генерируют второй эталонный сигнал в форме цифровых отсчетов uцijkэ(n, τiэ) (n=0, …, N-1.) с огибающей дискретных отсчетов в виде отрезка гармонического сигнала со спектром Sijkэ(τiэ), который соответствует спектру СРЧ, неискаженному помехами и ПАМ. Второй эталонный сигнал генерируют по известным значениям диапазона частотной модуляции Δω генерируемого радиочастотного сигнала и его центральной частоты ω0, а также по заданным значениям времени задержки τiэ отраженного сигнала, амплитуды Ujэ и фазы φkэ. Вычисляют результирующий спектр Sрез(τR)=[Sи(τR)+Sijkэ(τiэ)] суммы спектра Sи(τR) со спектром Sijkэ(τiэ) цифровых отсчетов uцijkэ(n, τiэ) второго эталонного сигнала, вычисляют его параметры, вычисляют и записывают в память СЦОС 3 меру отличия параметров результирующего спектра от записанных в память СЦОС 3 параметров первого эталонного спектра и записывают также заданные значения времени задержки τiэ, амплитуды Ujэ и фазы φkэ, соответствующие указанной мере отличия. Многократным изменением времени задержки τiэ и амплитуды Ujэ второго эталонного сигнала uijkэ(n, τiэ) изменяют его форму до получения наименьшего значения меры отличия, а результирующие спектр и сигнал uцрез(n, τR)=[uци(n, τR)+uцijkэ(n, τiэ), при которых обнаружен минимум меры отличия, используют при расчете точного значения расстояния.From digital samples u ce (n, τ A ) (n = 0, ..., N-1.) Of the reference component of the RMS u e (t, τ A ) using
При использовании эталонного отражателя с частотно-зависимым коэффициентом отражения радиоволн и при зондировании объекта с частотно-зависимым коэффициентом отражения радиоволн получают априорные сведения об этих коэффициентах отражения, записывают их в память СЦОС 3 и используют при формировании эталонного сигнала.When using a reference reflector with a frequency-dependent reflection coefficient of radio waves and when probing an object with a frequency-dependent reflection coefficient of radio waves, a priori information about these reflection coefficients is obtained, written to the memory of the
Время задержки второго эталонного сигнала τiэ задают таким, чтобы центральная частота спектра Sijkэ(τiэ) цифровых отсчетов второго эталонного сигнала отличалась от центральной частоты основного лепестка спектра цифровых отсчетов uци(n, τR) информационной составляющей СРЧ менее чем на половину ширины основного лепестка указанного спектра.The delay time of the second reference signal τ iе is set so that the center frequency of the spectrum S ijke (τ ie ) of the digital samples of the second reference signal differs from the center frequency of the main lobe of the spectrum of digital samples u qi (n, τ R ) of the information component of the RMS by less than half the width main lobe of the specified spectrum.
Меру отличия параметров спектров вычисляют как сумму слагаемых с заданными весовыми коэффициентами, включающую: модуль разности ширины основного лепестка спектра первого эталонного сигнала Sэ0(τA) и ширины основного лепестка результирующего спектра Sрез(τR), модуль разности коэффициентов асимметрии основных лепестков спектра первого эталонного сигнала и результирующего спектра, модуль разности фазовых спектров первого эталонного сигнала и результирующего спектра и их производных низших порядков на центральных частотах спектра первого эталонного сигнала и результирующего спектра, при этом фазовые спектры определяют с учетом измеренного расстояния до зондируемого объекта и предварительно измеренной и записанной в памяти СЦОС 3 фазовой характеристики радиодальномера.The measure of difference in the spectral parameters is calculated as the sum of terms with the given weight coefficients, including: the modulus of the difference in the width of the main lobe of the spectrum of the first reference signal S e0 (τ A ) and the width of the main lobe of the resulting spectrum S res (τ R ), the modulus of the difference in the asymmetry coefficients of the main spectrum lobes the first reference signal and the resulting spectrum, the phase difference module of the first reference signal and the resulting spectrum and their lower-order derivatives at the center frequencies of the spectrum the first- reference signal and the resultant spectrum, the phase spectrum is determined taking into account the measured distance to the test object and the previously measured and stored in the
При минимуме меры отличия целесообразно дополнительно вычислять сигнальную функцию Cрез(τ) результирующего сигнала uцрез(n, τR)With a minimum of the measure of differences, it is advisable to additionally calculate the signal function C res (τ) of the resulting signal u cres (n, τ R )
, ,
где uц(n, τ) - цифровые отсчеты базисной функции с огибающей дискретных отсчетов в виде неискаженного с варьируемой задержкой отраженного сигнала τ и с заданным значением его фазы φ, а также с известными значениями центральной частоты ω0 и диапазона частотной модуляции Δω частотно-модулированного радиочастотного сигнала;where u c (n, τ) - digital samples of the basis function with the envelope of discrete samples in the form of undistorted with a variable delay of the reflected signal τ and with a given value of its phase φ, as well as with known values of the central frequency ω 0 and the frequency modulation range Δω of the frequency-modulated radio frequency signal;
W(n) - весовая функция, например весовая функция Кайзера-Бесселя;W (n) is the weight function, for example, the Kaiser-Bessel weight function;
и уточнять измеренное расстояние по времени задержки, соответствующему глобальному максимуму сигнальной функции.and specify the measured distance according to the delay time corresponding to the global maximum of the signal function.
При вычислении меры отличия по спектрам сигнальных функций, используя спектр первого эталонного сигнала Sэ0(τA) и используя обратное преобразование Фурье, вычисляют цифровые отсчеты первого эталонного сигнала uцэ0(n, τA). Затем вычисляют эталонную сигнальную функцию , вычисляют спектр Sсэ(τn) полученной эталонной сигнальной функции, нормируют его к максимальному значению и записывают нормированные отсчеты Sсэн(τn) в память СЦОС 3.When calculating the measure of difference in the spectra of signal functions, using the spectrum of the first reference signal S e0 (τ A ) and using the inverse Fourier transform, digital samples of the first reference signal u ce0 (n, τ A ) are calculated. Then calculate the reference signal function , calculate the spectrum S ce (τ n ) of the obtained reference signal function, normalize it to the maximum value, and write the normalized samples S sen (τ n ) in the memory of
Затем, используя цифровые отсчеты информационной составляющей СРЧ uци(n,τR), вычисляют сигнальную функцию информационной составляющей СРЧ, вычисляют спектр Sси(τn) полученной сигнальной функции, нормируют его к максимальному значению и записывают нормированные отсчеты Sси(τn) в память СЦОС 3. Используя нормированные спектры сигнальных функций первого эталонного сигнала и информационной составляющей СРЧ, вычисляют меру их отличия. При превышении мерой отличия контрольного уровня с помощью СЦОС 3 многократно генерируют второй эталонный сигнал в форме цифровых отсчетов uцijkэ(n, τiэ), вычисляют цифровые отсчеты результирующего сигнала uцрез(n, τR) и вычисляют результирующую сигнальную функцию результирующего сигнала. Затем вычисляют спектр результирующей сигнальной функции, нормируют его к максимальному значению, вычисляют и записывают в память СЦОС 3 меру отличия спектра результирующей сигнальной функции от записанного в память СЦОС 3 спектра сигнальной функции первого эталонного сигнала и записывают также заданные значения времени задержки τiэ, амплитуды Ujэ и фазы φkэ, соответствующие указанной мере отличия. Многократным изменением задержки τiэ и амплитуды Uiэ второго эталонного сигнала uцijkэ(n, τiэ) изменяют его форму до получения наименьшего значения меры отличия, а результирующий сигнал, при котором обнаружен минимум меры отличия, используют при расчете точного значения расстояния.Then, using digital samples of the information component of the RMS u qi (n, τ R ), the signal function is calculated the information component of the RHF, calculate the spectrum S si (τ n ) of the obtained signal function, normalize it to the maximum value and write the normalized samples S si (τ n ) in the memory of the
В качестве меры отличия нормированных спектров от сигнальных может использоваться любая математическая метрика, используемая для оценки различия двух функций. Например, Эвклидова метрика [12] ρ:As a measure of the difference between the normalized spectra and the signal ones, any mathematical metric can be used to assess the difference between the two functions. For example, the Euclidean metric [12] ρ:
, ,
где N - общее число дискретных частот в спектре сигнальной функции.where N is the total number of discrete frequencies in the spectrum of the signal function.
С четвертого выхода СЦОС 3 результат вычисления точного расстояния поступает на выход устройства.From the fourth output of
На фиг.5 толстой линией 14 показана зависимость погрешности измеренного расстояния до зондируемого объекта, перемещаемого в пределах 2,85…3,15 метров, при наличии двух мешающих объектов, удаленных от радиодальномера, соответственно, на 3,0375; 3,077 метров и создающих помеховые сигналы с амплитудой 0,1 от полезного, полученная в результате осуществления способа. Тонкой линией 15 показана зависимость погрешности измеренного расстояния при измерении известным способом (прототипом). Из чертежа следует, что при наличии помех осуществление способа приводит к снижению максимальных значений погрешности от 5 до 60 раз.5, the
Источники информацииInformation sources
1. Виницкий А.С. «Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн» М.: «Советское радио», 1961.1. Vinitsky A.S. "Essay on the fundamentals of radar in the continuous emission of radio waves" M .: "Soviet Radio", 1961.
2. Патент США №5546088 13.08.1996.2. US patent No. 5546088 08/13/1996.
3. Патент США №6107957 22.08.2000.3. US patent No. 6107957 08/22/2000.
4. Патент США №5504490 A, G01S 13/08 от 02.04.1996.4. US patent No. 5504490 A,
5. Давыдочкин В.М., Паршин B.C. Измерение расстояния уровнемером с частотной модуляцией излучаемого сигнала при наличии мешающих отражений малой интенсивности. // Труды Российского НТО РЭС им. Попова. Серия: Цифровая обработка сигналов и ее применение. 8-я Международная конференция Вып. VIII - 2. Москва. 2006. С.530-533.5. Davydochkin V.M., Parshin B.C. Distance measurement with a level meter with frequency modulation of the emitted signal in the presence of interfering reflections of low intensity. // Proceedings of the Russian NTO RES named after Popova. Series: Digital signal processing and its application. 8th International Conference Vol. VIII - 2. Moscow. 2006. S.530-533.
6. Brumbi D. Fundamentals of Radar Technology for Level Gauging. 3-rd Revision, Krohne Messtechnik, Duisburg. 1999.6. Brumbi D. Fundamentals of Radar Technology for Level Gauging. 3-rd Revision, Krohne Messtechnik, Duisburg. 1999.
7. Bruimbi D. Low power FMCW radar system for level gauging // 2000 IEEE MTT-S International microwave symposium digest, vol.3, 2000. P.1559-1562.7. Bruimbi D. Low power FMCW radar system for level gauging // 2000 IEEE MTT-S International microwave symposium digest, vol. 3, 2000. P.1559-1562.
8. Патент РФ №2244268, МКИ G01F 23/28, G01S 13/08. Заявл. 04.03.2003 г.; №2003105994; Опубл. 10.01.2005 г. Бюл. №1. Способ измерения уровня материала в резервуаре. Б.А.Атаянц,, В.В.Езерский, В.С.Паршин.8. RF patent No. 224268, MKI G01F 23/28,
9. Патент 2234688 РФ, МКИ G01F 23/28, G01N 27/26. Способ измерения электрофизических параметров зондируемого материала и расстояния до него (варианты), устройство для его осуществления и способ калибровки этого устройства / Б.А.Атаянц, В.М.Давыдочкин, В.В.Езерский, В.А.Пронин. №2003101694/09; Заявл. 23.01.2003; Опубл. 20.08.2004, Бюл. №23.9. Patent 2234688 of the Russian Federation, MKI G01F 23/28, G01N 27/26. A method for measuring the electrophysical parameters of the sensed material and the distance to it (options), a device for its implementation and a method for calibrating this device / B.A. Atayants, V.M. Davydochkin, V.V. Ezersky, V.A. Pronin. No. 2003101694/09; Claim 01/23/2003; Publ. 08/20/2004, Bull. Number 23.
10. А.Дж.Пейтон, В.Волш. Аналоговая электроника на операционных усилителях. (Пер. с англ.): М.: БИНОМ, 1994. 352 с.10. A.J. Peyton, W. Walsh. Analog electronics on operational amplifiers. (Translated from English): M .: BINOM, 1994.352 s.
11. Вайнштейн Л.А. Теория диффракции и метод факторизации. М.: Советское радио. 1966. 431 с.11. Weinstein L.A. The theory of diffraction and the method of factorization. M .: Soviet radio. 1966.431 s.
12. Горелик А.Л., Скрипкин В.А. Методы распознавания. Уч. пособие для ВУЗов: М.: Высш. Школа., 1977 г., 208 с.12. Gorelik A.L., Skripkin V.A. Recognition methods. Uch. manual for universities: M .: Higher. School., 1977, 208 p.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113756/09A RU2434242C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010113756/09A RU2434242C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2434242C1 true RU2434242C1 (en) | 2011-11-20 |
Family
ID=45316765
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010113756/09A RU2434242C1 (en) | 2010-04-09 | 2010-04-09 | Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434242C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504740C1 (en) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of measurement of fluid level in container |
RU2601283C2 (en) * | 2014-09-23 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Contactless radiowave method of measuring liquid level in reservoir |
RU2655746C1 (en) * | 2017-08-07 | 2018-05-29 | ООО предприятие "КОНТАКТ-1" | Method of level measurement and radio range station with frequency modulation |
-
2010
- 2010-04-09 RU RU2010113756/09A patent/RU2434242C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2504740C1 (en) * | 2012-06-08 | 2014-01-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Method of measurement of fluid level in container |
RU2601283C2 (en) * | 2014-09-23 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Contactless radiowave method of measuring liquid level in reservoir |
RU2655746C1 (en) * | 2017-08-07 | 2018-05-29 | ООО предприятие "КОНТАКТ-1" | Method of level measurement and radio range station with frequency modulation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Atayants et al. | Precision FMCW short-range radar for industrial applications | |
US9645003B2 (en) | Efficient dispersion correction for FMCW-radar in a pipe | |
US10180342B2 (en) | Level finding using multiple search steps | |
CN104048729B (en) | The radar level gauge divided with signal | |
CN109932338B (en) | Method and device for measuring complex refractive index of sample based on terahertz frequency band | |
RU2434242C1 (en) | Method of measuring distance and radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) | |
RU2571301C2 (en) | Method to measure physical parameters of material | |
JP5932746B2 (en) | Media boundary position measurement system | |
RU2410650C2 (en) | Method to measure level of material in reservoir | |
RU2423723C1 (en) | Method of measuring distance using radio range finder with frequency modulation of probing radio waves (versions) | |
RU2431155C1 (en) | Method of measuring distance by range finder with frequency modulation of sounding radio waves | |
RU2504739C1 (en) | Device for determining fluid level in container | |
US9857399B2 (en) | Peak frequency detection device, method, and program | |
RU2655746C1 (en) | Method of level measurement and radio range station with frequency modulation | |
RU2654215C1 (en) | Method of measuring distance by range finder with frequency modulation | |
Vogt et al. | An optimized radar system for tank level measurement in dispersive bypass pipes | |
RU2504740C1 (en) | Method of measurement of fluid level in container | |
RU2399888C1 (en) | Method of measuring level of material in reservoir | |
WO2012056791A1 (en) | Distance measurement apparatus | |
RU2765836C2 (en) | Method for measuring resonant frequency and q-factor | |
RU2309428C1 (en) | Method of measurement of distance by means of range finder characterized by continuous radiation of frequency-modulated radio waves (versions) | |
Weiß et al. | A novel method of determining the permittivity of liquids | |
Noskov et al. | Measurement errors and dynamic range of autodyne vibration meters | |
RU2706453C1 (en) | Automatic tuning method for measuring a low level of a substance | |
RU2244268C2 (en) | Method of measuring level of material in reservoir |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120410 |