RU2449310C2 - Radar meter of low heights - Google Patents
Radar meter of low heights Download PDFInfo
- Publication number
- RU2449310C2 RU2449310C2 RU2010124765/07A RU2010124765A RU2449310C2 RU 2449310 C2 RU2449310 C2 RU 2449310C2 RU 2010124765/07 A RU2010124765/07 A RU 2010124765/07A RU 2010124765 A RU2010124765 A RU 2010124765A RU 2449310 C2 RU2449310 C2 RU 2449310C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- signal
- height
- generator
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый радиолокационный измеритель малых высот относится к ближней радиолокации и может использоваться, главным образом, в автономных бортовых радиосистемах управления посадкой летательного аппарата предоставляя пилоту или бортовому управляющему комплексу информацию о значении текущей высоты вблизи распределенной поверхности, вплоть до полной посадки летательного аппарата. Подобные радиолокационные измерители малых высот могут быть использованы так же для решения многих других задач, связанных с измерениями высоты полета летательного аппарата до различных ориентиров, находящихся на малых расстояниях. В качестве ориентиров могут выступать, кроме земной поверхности, так же отдельные наземные объекты с известными координатами. Подобные радиолокационные измерители малых высот могут быть использованы и во многих других случаях [1, 2, 3].The proposed low-altitude radar meter refers to near-radar and can be used mainly in autonomous on-board aircraft landing control radio systems providing the pilot or on-board control system with information about the value of the current altitude near a distributed surface, up to the complete landing of the aircraft. Similar low-altitude radar meters can also be used to solve many other problems associated with measuring the flight altitude of an aircraft to various landmarks located at short distances. In addition to the earth's surface, separate ground objects with known coordinates can also serve as landmarks. Similar low-altitude radar meters can be used in many other cases [1, 2, 3].
Во всех известных дальномерных устройствах ближней радиолокации для измерения дальности используются, как правило, импульсные или частотные методы, которые обладают недостатками, одним из которых является невозможность однозначного измерения малых высот вблизи протяженной поверхности, какой является, например, земная или морская [1, 2].In all known long-range short-range radar devices for measuring range, as a rule, pulsed or frequency methods are used, which have drawbacks, one of which is the inability to unambiguously measure low altitudes near an extended surface, such as, for example, land or sea [1, 2] .
При измерении высоты положения летательного аппарата известными радиодальномерными устройствами отраженный от протяженной поверхности сигнал формируется отдельными участками поверхности, т.н. "блестящими точками", которыми (из-за их сложных фазовых соотношений) формируется сигнал, ограничивающий измеряемую высоту [2, 3]. В этих случаях значение минимальной измеряемой высоты соизмеримо с разрешающей способностью сигнала по дальности. Такая высота (дальность) известна в радиолокации под названием "мертвая зона" [1, 3]. По этой причине во многих пилотируемых летательных аппаратах используются одновременно две системы радиовысотометрии: радиовысотомер "больших высот", производящий измерения высот, например, с 1500 метров от поверхности и выше, и радиовысотомер "малых высот", производящий измерения высот, например, ниже 1500 метров, но при этом наличие "мертвой зоны" приводит к ограничению нижней границы измеряемых высот до десятков-сотен метров [2, 3, 4].When measuring the height of the position of the aircraft by known radio-ranging devices, the signal reflected from the extended surface is formed by individual surface sections, the so-called “brilliant points”, which (due to their complex phase relationships) form a signal that limits the measured height [2, 3]. In these cases, the minimum measured height value is commensurate with the range resolution of the signal. Such a height (range) is known in radar under the name "dead zone" [1, 3]. For this reason, in many manned aircraft, two radio altimetry systems are used simultaneously: a "high altitude" radio altimeter that measures heights, for example, from 1,500 meters from the surface and above, and a "low altitude" radio altimeter that measures heights, for example, below 1,500 meters but at the same time the presence of a “dead zone” leads to a limitation of the lower boundary of the measured heights to tens to hundreds of meters [2, 3, 4].
Кроме того, импульсные и частотные радиовысотомеры из-за периодичности процесса модуляции обладают неоднозначностью отсчета высоты.In addition, pulsed and frequency altimeters due to the frequency of the modulation process have an ambiguity in the reading of the height.
Таким образом, основным недостатком существующих радиолокационных измерителей высоты является ограничение измеряемой минимальной высоты, под которой мы понимаем высоту, соизмеримую с разрешающей способностью радиолокационного сигнала по дальности (высоте).Thus, the main drawback of existing radar height meters is the limitation of the measured minimum height, by which we mean the height commensurate with the resolution of the radar signal in range (height).
К радиовысотомерам, которые обладают свойством однозначного отсчета высоты, относятся радиолокаторы со сложной (шумовой) модуляцией непрерывного зондирующего сигнала, в которых обработка отраженного сигнала производится в приемнике корреляционным способом, а расстояние до измеряемой дальности задается задержкой сигнала в его гетеродинном тракте [5, 6].Radio altimeters, which have the property of a unique readout of height, include radars with complex (noise) modulation of a continuous probing signal, in which the reflected signal is processed in the receiver by a correlation method, and the distance to the measured range is specified by the signal delay in its heterodyne path [5, 6] .
Из известных радиодальномеров для измерения малых высот наиболее близким по технической сущности является радиоустройство, описанное в патенте РФ "Радиодальномер" №2325670. Патентообладатель ФГУП "НИИ "Экран" / Заявка 2006143897, зарегистр. 27.05.2008 г. (прототип) [7].Of the known radio range finders for measuring small heights, the closest in technical essence is the radio device described in RF patent "Radio range finder" No. 2325670. Patent holder of FSUE "Research Institute" Screen "/ Application 2006143897, registered on May 27, 2008 (prototype) [7].
Это радиоустройство содержит передатчик, излучающий сложный (шумовой) сигнал типа «белый шум», приемопередающую антенну, циркулятор, смеситель, узкополосный фильтр, исполнительную схему.This radio device contains a transmitter emitting a complex (noise) signal of the "white noise" type, a transceiver antenna, a circulator, a mixer, a narrow-band filter, and an executive circuit.
Главным недостатком такого устройства является то, что им решается проблема измерения дальности до поверхности, имеющей только сосредоточенный характер отражения сигнала.The main disadvantage of such a device is that it solves the problem of measuring the distance to a surface having only a concentrated character of signal reflection.
Предлагаемое изобретение радиолокационного измерителя малых высот лишено перечисленных недостатков и его применение может обеспечить измерения малых высот, соизмеримых с разрешающей способностью радиолокационного сигнала по дальности, вплоть до полной посадки летательного аппарата на поверхность.The present invention of a low-altitude radar meter is devoid of the above disadvantages and its application can provide low-altitude measurements commensurate with the range resolution of the radar signal, up to the complete landing of the aircraft on the surface.
В предлагаемом устройстве используется сложный (шумовой) зондирующий сигнал, которым формируется блок-сфера с однозначной характеристикой вида δ-функции [5], имеющая, в зависимости от n-й ширины спектра модулируемого шумового сигнала Δfn.мод.ш, переменную величину разрешения по дальности ΔRn=Var, определяемую по формулеThe proposed device uses a complex (noise) sounding signal, which forms a block sphere with a unique characteristic of the form of the δ-function [5], which, depending on the nth width of the spectrum of the modulated noise signal Δf n.mod.s , a variable resolution range ΔR n = Var, determined by the formula
где С - скорость распространения радиоволны;where C is the propagation velocity of the radio wave;
n - порядковый номер изменения ширины спектра модулируемого шумового сигнала n=1, 2, 3…n is the sequence number of the change in the spectrum width of the modulated noise signal n = 1, 2, 3 ...
При минимальной ширине спектра зондирующего сигнала Δfn.мод.ш.min разрешающая способность сигнала по дальности будет самой низкой, в результате чего геометрический размер дальности блок-сферы будет максимальным ΔRmax, при котором обнаружение радиолокационным измерителем посадочной поверхности производится на максимальной высоте Hmax и, поборот, при максимальной ширине спектра зондирующего сигнала Δfn.мод.ш.max распределенная поверхность может быть обнаружена на минимальной высоте, равной высокой разрешающей способности сигнала по дальности, при которой геометрический размер дальности (высоты) блок-сферы будет минимальным Hmin=ΔRmin.With a minimum spectrum width of the probing signal Δf n.mod.sh.min, the range resolution of the signal will be the lowest, as a result of which the geometrical size of the range of the block sphere will be the maximum ΔR max at which the landing surface is detected by the radar meter at the maximum height H max and overcome, with a maximum width of the probing signal spectrum Δf n.mod.sh.max distributed surface can be detected at a minimum height equal to the high signal resolution capacity of distantly ti, in which the geometrical size range (height) of the block is the minimum sphere H min = ΔR min.
Таким образом, главной особенностью работы предлагаемого устройства является то, что измерение высоты полета летательного аппарата радиолокационным измерителем однозначно связано с разрешающей способностью по дальности зондирующего сложного радиолокационного сигнала.Thus, the main feature of the operation of the proposed device is that the measurement of the flight altitude of the aircraft by a radar meter is uniquely related to the resolution of the range of the probing complex radar signal.
Техническим результатом предлагаемого радиолокационного измерителя малых высот является возможность измерений предельно малых высот на заключительном этапе посадки летательного аппарата на протяженную поверхность, чем предоставляется пилоту или бортовому управляющему комплексу информация о значении текущей высоты, практически вплоть до полной посадки летательного аппарата.The technical result of the proposed low-altitude radar meter is the ability to measure extremely low altitudes at the final stage of landing of an aircraft on an extended surface, which provides information to the pilot or on-board control system about the value of the current altitude, almost to the point of complete landing of the aircraft.
Предлагаемый радиолокационный измеритель малых высот может обеспечивать посадку как непилотируемого, так и пилотируемого летательного аппарата на поверхность путем увеличения разрешающей способности зондирующего радиосигнала по дальности, тем самым снижать высоту "мертвой зоны".The proposed low-altitude radar meter can provide landing of both unmanned and manned aircraft on the surface by increasing the resolution of the probing radio signal in range, thereby reducing the height of the "dead zone".
Технический результат устройства достигается тем, что в устройство, содержащее слабонаправленную приемопередающую антенну, циркулятор, генератор высокой частоты, модулятор, смеситель, узкополосный фильтр и индикатор высоты, введены частотный детектор, генератор тактовых импульсов, накопитель импульсов и логическое устройство И таким образом, что первый выход генератора высоких частот соединен с входом циркулятора, первый выход которого соединен со слабонаправленной приемнопередающей антенной, второй выход генератора высокой частоты соединен с первым гетеродинным входом смесителя, второй вход которого соединен со вторым выходом циркулятора, выход смесителя соединен со входом узкополосного фильтра, выход которого соединен с входом частотного детектора, выход которого соединен с первым входом логического устройства И и вторым (разрешающим) входом генератора тактовых импульсов, выход логического устройства И соединен с третьим входом индикатора высоты, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен со входом накопителя импульсов, выход которого соединен со вторым входом логического устройства И и входом модулятора, выход которого соединен со вторым входом генератора высокой частоты, а первые входы генератора высокой частоты, генератора тактовых импульсов и индикатора высоты соединены с клеммой, на которую подается команда "Пуск".The technical result of the device is achieved by the fact that a frequency detector, a clock generator, a pulse storage device and a logic device are introduced into the device containing a weakly directed transceiver antenna, a circulator, a high-frequency generator, a modulator, a mixer, a narrow-band filter and a height indicator. And so that the first the output of the high-frequency generator is connected to the input of the circulator, the first output of which is connected to a weakly directed transceiver antenna, the second output of the high-frequency generator s is connected to the first heterodyne input of the mixer, the second input of which is connected to the second output of the circulator, the output of the mixer is connected to the input of a narrow-band filter, the output of which is connected to the input of the frequency detector, the output of which is connected to the first input of the logic device And and the second (enable) input of the clock generator pulses, the output of the logical device AND is connected to the third input of the height indicator, the second input of which is connected to the second output of the clock generator, the first output of which is connected to the input of the pulse drive, the output of which is connected to the second input of the logical device AND and the input of the modulator, the output of which is connected to the second input of the high-frequency generator, and the first inputs of the high-frequency generator, clock generator, and height indicator are connected to the terminal to which the Start command is given "
Предлагаемая структурная электрическая схема радиолокационного высотомера малых высот приведена на фиг.2, на которой обозначено:The proposed structural electrical diagram of a low-altitude radar altimeter is shown in figure 2, which indicates:
1 - генератор высокой частоты1 - high frequency generator
2 - управляемый модулятор2 - controlled modulator
3 - циркулятор3 - circulator
4 - слабонаправленная антенна4 - low directional antenna
5 - смеситель5 - mixer
6 - узкополосный фильтр6 - narrowband filter
7 - частотный детектор7 - frequency detector
8 - генератор тактовых импульсов8 - clock generator
9 - накопитель импульсов9 - pulse storage
10 - логическое устройство И10 - logical device AND
11 - индикатор высоты.11 - height indicator.
Устройство радиолокационного измерителя малых высот содержит генератор высокой частоты 1, управляемый модулятор 2, циркулятор 3, слабонаправленную антенну 4, смеситель 5, узкополосный фильтр 6, частотный детектор 7, генератор тактовых импульсов 8, накопитель импульсов 9, логическое устройство И 10, индикатор высоты 11 таким образом, что первый выход генератора высоких частот 1 соединен с входом циркулятора 3, первый выход которого соединен со слабонаправленной приемопередающей антенной 4, второй выход генератора высокой частоты 1 соединен с первым гетеродинным входом смесителя 5, второй вход которого соединен со вторым выходом циркулятора 3, выход смесителя соединен со входом узкополосного фильтра 6, выход которого соединен со входом частотного детектора 7, выход которого соединен с первым входом логического устройства И 10 и вторым входом генератора тактовых импульсов 8, выход логического устройства И 10 соединен с третьим входом индикатора высоты 11, второй вход которого соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов 8, первый выход которого соединен с входом накопителя импульсов 9, выход которого соединен со вторым входом логического устройства И 10 и входом модулятора 2, выход которого соединен со вторым входом генератора высокой частоты 1, а первые входы генератора высокой частоты 1, генератора тактовых импульсов 8 и индикатора высоты 11 соединены с клеммой, на которую подается команда "Пуск".The device for a low-altitude radar meter contains a high-
Работа предлагаемого устройства заключается в следующем.The operation of the proposed device is as follows.
В начальный (исходный) момент времени, например (t1), посадки летательного аппарата на протяженную поверхность, когда он находится на некоторой высоте H1(t1) (фиг.1), по команде включения, на клемму «Пуск» (фиг.2) подается одиночный нулевой импульс, запускающий работу генератора высокой частоты, генератора тактовых импульсов, и приводит индикатор высоты в исходное нулевое положение.At the initial (initial) point in time, for example (t 1 ), the landing of the aircraft on an extended surface when it is at a certain height H 1 (t 1 ) (Fig. 1), by the power-on command, to the Start terminal (Fig. .2) a single zero pulse is supplied, which starts the operation of the high-frequency generator, clock generator, and brings the height indicator to its initial zero position.
Генератор высокой частоты начинает генерировать модулированный модулятором узкополосный сложный (шумовой) сигнал, который излучается в пространство в сторону протяженной поверхности через циркулятор и слабонаправленную антенну, формируя тем самым, первую блок-сферу с начальной разрешающей способностью по дальности (по высоте), равной ΔR1 (фиг.1). В этот начальный момент времени (t1) высота положения летательного аппарата над протяженной поверхностью превосходит заранее установленное значение величины первой блок-сферы ΔR1, так что H1(t1)>ΔR1 (фиг.1), поэтому на данной высоте протяженная поверхность не облучается зондирующим сигналом, в результате чего от нее нет отраженного сигнала не только на входе антенны, но и во всем приемном тракте устройства. В это время показание индикатора высоты установлено командой "Пуск" в исходное (нулевое) состояние.The high-frequency generator begins to generate a narrow-band complex (noise) signal modulated by the modulator, which is radiated into space toward the extended surface through the circulator and a weakly directional antenna, thereby forming the first block-sphere with an initial resolution in range (height) equal to ΔR 1 (figure 1). At this initial moment of time (t 1 ), the height of the aircraft’s position over the extended surface exceeds the predetermined value of the first block-sphere ΔR 1 , so that H 1 (t 1 )> ΔR 1 (Fig. 1), therefore, at this height the surface is not irradiated by a probing signal, as a result of which there is no reflected signal from it, not only at the antenna input, but also in the entire receiving path of the device. At this time, the height indicator is set by the "Start" command to its initial (zero) state.
В дальнейшем, например, в момент времени (t2), при снижении высоты положения летательного аппарата над распределенной поверхностью, когда значение высоты его положения достигает величины дальности первого элемента разрешения H(t2)=ΔR1, тогда от протяженной поверхности, облученной сигналом первой блок-сферы ΔR1, отраженный от нее сигнал поступит на антенну, с выхода которой сигнал через второй выход циркулятора поступает на сигнальный вход смесителя, на первый (гетеродинный) вход которого сигнал постоянно поступает со второго выхода генератора высокой частоты.Later, for example, at time (t 2 ), with a decrease in the height of the aircraft’s position over the distributed surface, when the value of its height reaches the distance of the first resolution element H (t 2 ) = ΔR 1 , then from the extended surface irradiated by the signal of the first block sphere ΔR 1 , the signal reflected from it will go to the antenna, from the output of which the signal through the second output of the circulator goes to the signal input of the mixer, to the first (heterodyne) input of which the signal constantly comes from the second output high frequency atom.
С выхода смесителя составляющая рабочего сигнала доплеровской частоты, через узкополосный фильтр и частотный детектор поступает как на первый вход логического устройства И, так и на второй вход генератора тактовых импульсов, генерирующий тактовые импульсы с частотой следования, прямопропорциональной частоте доплеровского сигнала. Сигналы с первого выхода генератора тактовых импульсов поступают на вход накопителя импульсов, а со второго выхода генератора тактовых импульсов они поступают на второй вход индикатора высоты.From the output of the mixer, the component of the working signal of the Doppler frequency, through a narrow-band filter and a frequency detector, is fed to both the first input of the logical device And, and to the second input of the clock generator, generating clock pulses with a repetition rate that is directly proportional to the frequency of the Doppler signal. The signals from the first output of the clock generator are fed to the input of the pulse storage device, and from the second output of the clock generator they are fed to the second input of the height indicator.
После поступления в накопитель заданного числа импульсов на его выходе появляется сигнал первого уровня, поступающий на вход модулятора и которым в модуляторе расширяется спектр выходного сигнала. С выхода накопителя сигнал импульсов поступает так же на второй вход логического устройства И, в результате чего на оба входа логического устройства И поступают два сигнала, в результате чего на его выходе появляется сигнал, поступающий на третий (сигнальный) вход индикатора высоты.After a given number of pulses arrives at the drive, a first-level signal appears at its output, which is fed to the input of the modulator and with which the spectrum of the output signal is expanded in the modulator. From the output of the drive, the pulse signal also goes to the second input of the logical device AND, as a result of which two signals are input to both inputs of the logical device AND, as a result of which the signal arriving at the third (signal) input of the height indicator appears on its output.
Постоянное поступление импульсных сигналов от генератора тактовых импульсов на накопитель импульсов приводит к росту на его выходе уровня сигнала, поступающего затем на вход модулятора, на выходе которого спектр сигнала расширяется, приводя к уменьшению размеров блок-сферы за счет повышения разрешающей способности сигнала по дальности (высоте) ΔR. Индикатором высоты с момента времени (t2) постоянно регистрируется число импульсов, последовательно поступающих с частотой Доплера со второго выхода генератора тактовых импульсов на второй вход индикатора высоты. Так как высота первой блок-сферы ΔR1 заранее известна и определена выбранным узкополосным спектром зондирующего сигнала, поэтому первое (исходное) численное показание индикатора высоты устанавливается этой величиной. При дальнейшем снижении высоты полета летательного аппарата работа индикатора высоты сводится к синхронному (с доплеровской частотой) вычитанию поступивших на его второй вход импульсов, одновременно с которыми поступают импульсы на вход накопителя импульсов, на выходе которого пропорционально числу поступивших импульсов увеличивается уровень выходного сигнала, поступающего затем на вход модулятора. В результате этого происходит дальнейшее повышение разрешающей способности сигнала по дальности (высоте), т.е. уменьшение размеров по высоте текущей блок-сферы.The constant arrival of pulse signals from a clock generator to a pulse storage device leads to an increase in the signal level at its output, then fed to the input of the modulator, at the output of which the signal spectrum expands, leading to a decrease in the size of the block sphere due to an increase in the resolution of the signal in range (height) ) ΔR. The height indicator from the time point (t 2 ) constantly records the number of pulses sequentially arriving at the Doppler frequency from the second output of the clock pulse generator to the second input of the height indicator. Since the height of the first block sphere ΔR 1 is known in advance and determined by the selected narrow-band spectrum of the probing signal, therefore, the first (initial) numerical indication of the height indicator is set by this value. With a further decrease in the flight altitude of the aircraft, the operation of the altitude indicator reduces to synchronous (with Doppler frequency) subtraction of the pulses received at its second input, simultaneously with which the pulses arrive at the input of the pulse storage device, at the output of which the level of the output signal increases in proportion to the number of received pulses to the input of the modulator. As a result of this, there is a further increase in the resolution of the signal in range (height), i.e. size reduction in height of the current block sphere.
Предельно высокое разрешение сигнала ΔRmin обеспечивается максимально широкой полосой модулированного сложного (шумового) сигнала Δfn.мод.ш.max, которой определяется предельно малая высота положения летательного аппарата над распределенной поверхностью Hmin, так как в этом случае Hmin=ΔRmin, чем и обеспечивается возможность измерения малых высот.Extremely high resolution of the signal ΔR min is ensured by the widest band of modulated complex (noise) signal Δf n.mod.sh.max , which determines the extremely small height of the aircraft position over the distributed surface H min , since in this case H min = ΔR min , which provides the ability to measure small heights.
Итак, в начальный (исходный) момент времени (t1) посадки летательного аппарата на протяженную поверхность, когда он находится на некоторой высоте H1(t1) (фиг.1), по команде включения, на клемму «Пуск» (фиг.2) подается одиночный нулевой импульс, запускающий работу генератора высокой частоты 1, генератора тактовых импульсов 8 и приводит индикатор высоты 11 в исходное нулевое положение. Генератор высокой частоты 1 начинает генерировать модулированный модулятором 2 узкополосный сложный (шумовой) сигнал, который излучается через циркулятор 3 и слабонаправленную антенну 4, формируя первую блок-сферу с начальной разрешающей способностью по дальности (высоте), равной ΔR1 (фиг.1). С этого момента времени (t1) высота положения летательного аппарата над протяженной поверхностью уменьшается, но она еще превосходит заранее установленное значение дальности первой блок-сферы, образованной разрешающей способностью сигнала по дальности Н1(t1)>ΔR1 (фиг.1), и поэтому на данной высоте протяженная поверхность не облучается зондирующим сигналом, в результате чего от нее не будет отраженного сигнала не только на входе антенны 4, но и во всем приемном тракте устройства. В это же время, показание индикатора высоты 11 установлено командой "Пуск" в исходное (нулевое) состояние. При дальнейшем снижении высоты положения летательного аппарата над распределенной поверхностью, например, в момент времени (t2), когда значение высоты его положения становится равной величине разрешения по дальности первого элемента блок-сферы H(t2)=ΔR1, тогда протяженная поверхность облучается сигналом первой блок-сферы, а отраженный от нее сигнал поступает на слабонаправленную антенну 4, с выхода которой сигнал через циркулятор 3 поступает на второй (сигнальный) вход смесителя 5, на первый (гетеродинный) вход которого сигнал поступает постоянно со второго выхода генератора высокой частоты 1.So, at the initial (initial) moment of time (t 1 ) landing of the aircraft on an extended surface, when it is at a certain height H 1 (t 1 ) (Fig. 1), by the power-on command, to the “Start” terminal (Fig. 2) a single zero pulse is supplied, which starts the operation of the high-
С выхода смесителя 5 составляющая рабочего сигнала доплеровской частоты, через узкополосный фильтр 6 и частотный детектор 7 поступает как на первый разрешающий вход логического устройства И 10, так и на второй вход генератора тактовых импульсов 8, генерирующий тактовые импульсы с периодом доплеровской частоты и поступающие с его первого выхода на накопитель импульсов 9, а со второго выхода поступающие на второй вход индикатора высоты 11. После первого поступления в накопитель 9 определенного числа импульсных сигналов (например, 5-8 импульсов [1]) на его выходе появляется сигнал порогового уровня (достаточного для управления модулятором), поступающий затем на вход модулятора 2, тем самым расширяя спектр его выходного сигнала. Сигнал с выхода накопителя импульсов 9 поступает так же на второй вход логического устройства И 10, в результате чего на оба входа логического устройства И 10 поступают два сигнала, которыми обеспечивается появление на его выходе сигнала, поступающего на третий (сигнальный) вход индикатора высоты 11. Постоянное поступление импульсных сигналов от генератора тактовых импульсов 8 на накопитель импульсов 9 приводит к постоянному росту на его выходе уровня сигнала, поступающего затем на вход модулятора 2, на выходе которого спектр сигнала снова расширяется, приводя к уменьшению размеров блок-сферы за счет повышения разрешающей способности сигнала по дальности (высоте) (см. формулу 1). С момента времени (t2) индикатором высоты 11 постоянно регистрируется число импульсов, последовательно поступающих со второго выхода генератора тактовых импульсов 8 на второй вход индикатора высоты. Так как высота первой блок-сферы ΔR1 заранее известна и определяется установленным узкополосным спектром зондирующего сигнала, поэтому первое (исходное) численное показание индикатора высоты устанавливается этой величиной. При дальнейшем снижении высоты летательного аппарата работа индикатора высоты 11 сводится к синхронному, с доплеровской частотой вычитанию поступивших на его второй вход импульсов со второго выхода генератора тактовых импульсов 8 совместно с этими поступившими импульсами на вход накопителя импульсов 9, на выходе которого пропорционально увеличивается уровень сигнала, поступающий затем на вход модулятора 2. В результате этого происходит дальнейшее повышение разрешающей способности сигнала по дальности (высоте) с уменьшением размеров по высоте текущей блок-сферы. Предельно высокое разрешение сигнала ΔRn=ΔRmin (фиг.1) обеспечивается максимально широкой полосой модулированного сложного (шумового) сигнала Δfn.мод.ш.max, которой определяется предельно малая высота измерения положения летательного аппарата над распределенной поверхностью Hmin, так как в этом случае Hmin=ΔRmin, чем обеспечивается возможность измерения малых высот вплоть до полной посадки летательного аппарата на протяженную поверхность.From the output of the
Использованием сложного (шумового сигнала) обеспечивается не только возможность формирования блок-сферы для измерения высоты положения летательного аппарата, но и, что весьма важно, обеспечивается высокая помехоустойчивость ко многим активным помехам, которые являются некоррелированными с излучаемым сигналом [5].The use of a complex (noise signal) provides not only the possibility of forming a block sphere for measuring the altitude of the aircraft, but, very importantly, provides high noise immunity to many active noise that are uncorrelated with the emitted signal [5].
Использование слабонаправленной антенны позволяет, во-первых, снижать влияние изменений углов посадки летательного аппарата относительно распределенной поверхности, т.к. радиус блок-сферы в пределах этих углов изменяется незначительно, и, во-вторых, использование такой антенны упрощает ее конструкцию.The use of a weakly directed antenna allows, firstly, to reduce the influence of changes in the landing angles of the aircraft relative to the distributed surface, because the radius of the block sphere within these angles varies slightly, and, secondly, the use of such an antenna simplifies its design.
Практическая реализация всех составляющих элементов схемы не вызывает принципиальных затруднений, т.к. в ней могут быть использованы стандартные и широко используемые в радиолокационных устройствах отдельные элементы и микросхемы [8, 9]. Изготовленный и испытанный как в лабораторных, так и в натурных полигонных условиях макет предлагаемого радиолокационного измерителя малых высот применительно к самолету типа Ту-154 показал его полную работоспособность в различных условиях, в т.ч. в условиях (преднамеренных или случайных) активных помех. В испытательном макете радиолокационного измерителя малых высот в качестве генератора высоких частот (в 3-х см. диапазоне волн) использовалась стандартная отечественная СВЧ-лампа обратной волны типа "ОВС-1", со средней выходной мощностью 0,25 Вт (см. Техническое описание ЦЩ3.323.001.ТО).The practical implementation of all the constituent elements of the circuit does not cause fundamental difficulties, because it can use standard elements and microcircuits standard and widely used in radar devices [8, 9]. The model of the proposed low-altitude radar measuring instrument, made and tested both in laboratory and in-situ polygon conditions, as applied to a Tu-154 type aircraft, showed its full performance under various conditions, including in conditions of (intentional or random) active interference. In the test prototype of the low-altitude radar meter, a standard Russian back-wave microwave lamp of the OVS-1 type, with an average output power of 0.25 W (see Technical Description), was used as a high-frequency generator (in 3 cm wavelength range). TSCH3.323.001.TO).
Спектр зондирующего сигнала с шумовой модуляцией регулировался в пределах от Δfn.мод.ш.min=0,3 МГц до Δfn.мод.ш.max=500 МГц, чем обеспечивалось измерение высоты положения самолета при его посадке в пределах от Hmax=500 м вплоть до Hmin=0,3 м, при этом расчетная (теоретическая) ошибка измерения минимальной высоты не превышает 10 см.The spectrum of the sounding signal with noise modulation was regulated in the range from Δf n.mod.sh.min = 0.3 MHz to Δf n.mod.sh.max = 500 MHz, which provided the measurement of the height of the position of the aircraft during its landing in the range from H max = 500 m up to H min = 0.3 m, while the calculated (theoretical) error in measuring the minimum height does not exceed 10 cm.
Введением предлагаемых новых элементов и связей между ними принципиально по-новому решается проблема создания радиолокационного измерителя малых высот, вплоть до полной посадки летательного аппарата на поверхность. Таким образом, предлагаемый радиолокационный измеритель малых высот отличается от известного возможностью расширения диапазона измерения малых высот, в частности при посадке воздушных транспортных средств, чем существенно повышается безопасность их полета, в том числе в сложных метеоусловиях.By introducing the proposed new elements and the relationships between them, the problem of creating a low-altitude radar meter, up to the complete landing of the aircraft on the surface, is being solved in a fundamentally new way. Thus, the proposed low-altitude radar meter differs from the well-known possibility of expanding the low-altitude measurement range, in particular when landing air vehicles, which significantly improves their flight safety, including in difficult weather conditions.
ЛитератураLiterature
1. Коган И.М. Ближняя радиолокация (теоретические основы). М.: Сов. радио. 1973. 272 с.1. Kogan I.M. Near radar (theoretical basis). M .: Sov. radio. 1973. 272 p.
2. Жуковский А.П., Оноприенко Е.И., Чижов В.И. Теоретические основы радиовысотометрии / Под ред. А.П.Жуковского. - М.: Сов. радио, 1979. 320 с.2. Zhukovsky A.P., Onoprienko E.I., Chizhov V.I. Theoretical Foundations of Radio Altimetry / Ed. A.P. Zhukovsky. - M .: Owls. Radio, 1979. 320 p.
3. П.С.Давыдов, В.П.Жаворонков, Г.В.Кащеев, В.В.Криницын, В.С.Уваров, И.Н.Хресин. Радиолокационные системы летательных аппаратов. Под редакцией П.С.Давыдова. М.: Транспорт. 1977. 352 с.3. P.S. Davydov, V.P. Zhavoronkov, G.V. Kashcheev, V.V. Krinitsyn, V.S. Uvarov, I.N. Khresin. Radar systems of aircraft. Edited by P.S.Davydov. M .: Transport. 1977.352 s.
4. Козарук В.В. Комплекс бортового оборудования самолета Ту-154 и его эксплуатация. Учебное пособие для вузов МГА. М.: Машиностроение. 1975. 339 с.4. Kozaruk V.V. The complex of on-board equipment of the Tu-154 aircraft and its operation. Textbook for high schools of MGA. M .: Engineering. 1975.393 s.
5. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. И-во Сов. радио. 1970.5. Varakin L.E. Theory of complex signals. And-in Owls. radio. 1970.
6. Патент США №3614782, НКИ 343-7РГ, 102-70.2 г за 1971.6. US patent No. 3614782, NKI 343-7RG, 102-70.2 g for 1971.
7. Патент РФ "Радиодальномер" №2325670. Патентообладатель ФГУП "НИИ "Экран" / Заявка 2006143897, зарегистр. 27.05.2008 г. (прототип) [6].7. RF patent "Radio range finder" No. 2325670. Patent holder of FSUE "Research Institute" Screen "/ Application 2006143897, registered on May 27, 2008 (prototype) [6].
8. Интегральные микросхемы: Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа. Выпуск 1 - М.: ДОДЭКА, 1996 г., 384 с.8. Integrated circuits: Integrated circuits for analog-to-digital conversion and multimedia. Issue 1 - M .: DODEKA, 1996, 384 p.
9. Шагурин И., Белецкий В. Микроконтроллеры, интегрированные процессоры и гибридные DSP компании Freescale Semiconductor (SPS-Motorola) // Электронные компоненты, №7, 2004.9. Shagurin I., Beletsky V. Microcontrollers, integrated processors, and hybrid DSPs from Freescale Semiconductor (SPS-Motorola) // Electronic Components, No. 7, 2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124765/07A RU2449310C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Radar meter of low heights |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010124765/07A RU2449310C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Radar meter of low heights |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2010124765A RU2010124765A (en) | 2011-12-27 |
| RU2449310C2 true RU2449310C2 (en) | 2012-04-27 |
Family
ID=45782114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010124765/07A RU2449310C2 (en) | 2010-06-16 | 2010-06-16 | Radar meter of low heights |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2449310C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565608C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Altimeter of airborne vehicle |
| RU2589036C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Radar with continuous noise signal and method of extending range of measured distances in radar with continuous signal |
| RU2722811C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-06-04 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Конверсия" | Radar method of landing aircraft, namely hovercraft or surface-effect airborne ship on water surface |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2189055C2 (en) * | 2000-01-20 | 2002-09-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Transceiver of homodyne radar |
| RU2258943C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-08-20 | Жуков Владимир Михайлович | Pulse radio height meter |
| RU2006121080A (en) * | 2006-06-13 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани Самарский государственный технический университет (RU) | RADIO |
| RU2325670C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" | Radio range finder |
| US20090128401A1 (en) * | 2005-12-15 | 2009-05-21 | The Mitre Corporation | System and method for monitoring targets |
| CA2666480A1 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-23 | Honeywell International Inc. | High integrity radio altimeter |
-
2010
- 2010-06-16 RU RU2010124765/07A patent/RU2449310C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2189055C2 (en) * | 2000-01-20 | 2002-09-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Transceiver of homodyne radar |
| RU2258943C1 (en) * | 2004-04-29 | 2005-08-20 | Жуков Владимир Михайлович | Pulse radio height meter |
| US20090128401A1 (en) * | 2005-12-15 | 2009-05-21 | The Mitre Corporation | System and method for monitoring targets |
| RU2006121080A (en) * | 2006-06-13 | 2008-01-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образовани Самарский государственный технический университет (RU) | RADIO |
| RU2325670C1 (en) * | 2006-12-11 | 2008-05-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" | Radio range finder |
| CA2666480A1 (en) * | 2008-05-23 | 2009-11-23 | Honeywell International Inc. | High integrity radio altimeter |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2565608C1 (en) * | 2014-05-12 | 2015-10-20 | Федеральное государственное автономное научное учреждение "Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики" (ЦНИИ РТК) | Altimeter of airborne vehicle |
| RU2589036C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-07-10 | Открытое Акционерное Общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Radar with continuous noise signal and method of extending range of measured distances in radar with continuous signal |
| RU2722811C1 (en) * | 2019-08-07 | 2020-06-04 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Конверсия" | Radar method of landing aircraft, namely hovercraft or surface-effect airborne ship on water surface |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2010124765A (en) | 2011-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Smith et al. | Experimental results from an ultra wideband precision geolocation system | |
| US9310481B2 (en) | Wide band clear air scatter doppler radar | |
| US6806828B1 (en) | Passive range and angle measurement system and method | |
| Rajkumar et al. | Design and Development of DSP Interfaces and Algorithm for FMCW Radar Altimeter | |
| RU2449310C2 (en) | Radar meter of low heights | |
| Schartel et al. | Radar-based altitude over ground estimation of UAVs | |
| RU2643168C2 (en) | Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method | |
| RU2696274C1 (en) | Small-size multi-mode on-board radar system for equipping promising unmanned and helicopter systems | |
| Brooker | Long-range imaging radar for autonomous navigation | |
| Hügler et al. | Radar as an emerging and growing technology for industrial applications: A short overview | |
| RU2557999C1 (en) | Measuring method of very low flight altitude of plane, mainly hydroplane above water surface and sea disturbance parameters | |
| JP4893883B2 (en) | Radio altitude speed measuring apparatus and altitude speed measuring method using radio wave | |
| RU2510685C2 (en) | Synthetic-aperture and quasicontinuous radiation radar station | |
| RU99191U1 (en) | MULTI-RANGE COHERENT SENSOR OF SUPER HIGH FREQUENCY AND OPTICAL SIGNALS (OPTIONS) | |
| RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
| KR101403357B1 (en) | Precision terrain aided navigation apparatus using elevation-adaptive radar altimeter | |
| RU2659821C1 (en) | Aircraft ground speed and the crab angle measuring device | |
| Zhou et al. | Experimental results for GNSS-R based moving target indication | |
| RU2697509C2 (en) | Method of detecting, measuring range and speed of low altitude low-speed target in pulse-doppler radar stations with high frequency of pulses repetition and inverted linear frequency modulation | |
| RU2449311C1 (en) | Method for remote measurement of wind speed and direction | |
| RU2400769C2 (en) | Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector | |
| RU2584332C1 (en) | Device for determining motion parameters of target | |
| RU2558694C1 (en) | Determination of aircraft altitude | |
| Atmaz | Design of a fast FMCW radar altimeter with high accuracy | |
| RU2550081C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130617 |