RU2552102C1 - Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects - Google Patents
Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects Download PDFInfo
- Publication number
- RU2552102C1 RU2552102C1 RU2014107277/07A RU2014107277A RU2552102C1 RU 2552102 C1 RU2552102 C1 RU 2552102C1 RU 2014107277/07 A RU2014107277/07 A RU 2014107277/07A RU 2014107277 A RU2014107277 A RU 2014107277A RU 2552102 C1 RU2552102 C1 RU 2552102C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- pulse
- input
- output
- radial velocity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое устройство относится к области обработки радиосигналов и может быть использовано в радиолокационной технике, использующей сигналы с линейной частотной модуляцией, для моноимпульсного измерения радиальной скорости движущегося объекта одновременно с определением дальности до него.The proposed device relates to the field of processing of radio signals and can be used in radar technology using signals with linear frequency modulation, for single-pulse measurement of the radial speed of a moving object simultaneously with determining the distance to it.
Известны способы и радиолокационные станции измерения радиальной скорости объектов, которые являются аналогами предлагаемого устройства (патенты РФ №№2236694, 2211460, 2315333, 2362182, 2389040, 2427003, 2389039, 2060514, 2191405, 2429503, 2251710, 2309431). Эти способы основаны на использовании сигналов без внутриимпульсной модуляции.Known methods and radar stations for measuring the radial velocity of objects that are analogues of the proposed device (RF patents Nos. 2236694, 2211460, 2315333, 2362182, 2389040, 2427003, 2389039, 2060514, 2191405, 2429503, 2251710, 2309431). These methods are based on the use of signals without intrapulse modulation.
Известен радиолокатор с линейной частотной модуляцией зондирующего сигнала (заявка на изобретение РФ №93032921), основным недостатком которого является отсутствие возможности измерения радиальной скорости объекта одновременно с определением дальности до него.Known radar with linear frequency modulation of the probing signal (application for invention of the Russian Federation No. 93032921), the main disadvantage of which is the inability to measure the radial velocity of the object simultaneously with determining the distance to it.
Известно устройство, являющееся прототипом предлагаемого устройства - "Измеритель скорости линейного изменения частоты внутри импульса" (патент РФ №2010243), содержащее блок формирования, информационный вход которого соединен с шиной входных сигналов, два счетчика и блок вычитания, отличающееся тем, что с целью повышения точности, в него введены блок управления и синхронизации, две цифровые линии задержки, N+1 элементов "И" и блок ждущего мультивибратора, причем счетчики выполнены в виде реверсивных, выход блока формирования подключен к суммирующему входу первого реверсивного счетчика и входу первой цифровой линии задержки, выход которой соединен с вычитающим входом первого счетчика, суммирующим входом второго реверсивного счетчика и входом второй цифровой линии задержки, выход которой подключен к вычитающему входу второго реверсивного счетчика и первому входу (N+1)-го элемента "И", выход которого через блок ждущего мультивибратора соединен со вторыми входами элементов "И" с первого по N-й, выходы первого и второго реверсивных счетчиков соединены соответственно с первой и второй группами входов блока вычитания, выходы которого с первого по N-й соединены с первыми входами соответствующих элементов "И", выходы которых подключены к выходам измерителя, первый выход блока управления и синхронизации соединен с управляющим входом блока формирования, а второй выход - с синхронизирующими входами первой и второй цифровых линий задержки и вторым входом (N+l)-го элемента "И".A device is known which is a prototype of the proposed device - "Measuring the rate of linear change of frequency inside a pulse" (RF patent No. 2010243), comprising a forming unit, the information input of which is connected to the input signal bus, two counters and a subtraction unit, characterized in that in order to increase accuracy, a control and synchronization block, two digital delay lines, N + 1 “And” elements and a standby multivibrator are introduced into it, and the counters are made in the form of reversible ones, the output of the forming unit is connected to the sums the input of the first reversible counter and the input of the first digital delay line, the output of which is connected to the subtracting input of the first counter, summing the input of the second reversing counter and the input of the second digital delay line, the output of which is connected to the subtracting input of the second reversing counter and the first input (N + 1) of the "And" element, the output of which through the block of the standby multivibrator is connected to the second inputs of the "And" elements from the first to the Nth, the outputs of the first and second reversible counters are connected respectively to the first and second ith groups of inputs of the subtraction unit, the outputs of which from the first to the Nth are connected to the first inputs of the corresponding AND elements, the outputs of which are connected to the outputs of the meter, the first output of the control and synchronization unit is connected to the control input of the formation unit, and the second output is synchronized the inputs of the first and second digital delay lines and the second input of the (N + l) -th element "AND".
Недостатком данного устройства является отсутствие возможности измерения величины отклонения скорости линейного изменения частоты внутри импульса при отражении его от движущегося объекта, которая пропорциональна значению радиальной скорости движущегося объекта.The disadvantage of this device is the inability to measure the magnitude of the deviation of the speed of the linear frequency change inside the pulse when it is reflected from a moving object, which is proportional to the value of the radial speed of the moving object.
Таким образом, целью изобретения является измерение радиальной скорости движущегося объекта по одному импульсу за счет измерения величины отклонения скорости линейного изменения частоты внутри импульса при отражении его от движущегося объекта.Thus, the aim of the invention is to measure the radial velocity of a moving object by a single pulse by measuring the magnitude of the deviation of the speed of the linear frequency change inside the pulse when it is reflected from the moving object.
Цель достигается тем, что в состав устройства включены два идентичных канала обработки зондирующего и отраженного линейно-частотно модулируемых импульсов, подключенных к первому и второму выходам электронного ключа, каждый канал состоит из последовательно соединенных: полосового фильтра, перемножителя (на один вход которого поступает линейно-частотно модулируемый импульс с выхода полосового фильтра, а на второй вход - тот же импульс, но задержанный в линии задержки), интегратора [1], схемы фазовой автоподстройки частоты [2], измерителя частоты. При этом выход измерителя частоты из состава каждого канала соединен с входом устройства сравнения, предназначенного для определения разности скоростей линейного изменения частоты внутри зондирующего и отраженного импульсов, выход устройства сравнения соединен с решающим устройством, которое на основе вычисленного значения разности скоростей линейного изменения частоты внутри зондирующего и отраженного импульсов принимает решение о радиальной скорости объекта.The goal is achieved by the fact that the device includes two identical channels for processing the probing and reflected linearly-frequency modulated pulses connected to the first and second outputs of the electronic key, each channel consists of series-connected: a band-pass filter, a multiplier (on which one input linearly a frequency-modulated pulse from the output of the band-pass filter, and to the second input the same pulse, but delayed in the delay line), integrator [1], phase-locked loop [2], meter Toty. In this case, the output of the frequency meter from the composition of each channel is connected to the input of the comparison device, designed to determine the difference of the speed of the linear change of frequency inside the probing and reflected pulses, the output of the comparison device is connected to the resolving device, which, based on the calculated value of the speed difference of the linear change of frequency of the frequency inside the probe reflected pulses makes a decision on the radial velocity of the object.
Технической задачей данного изобретения является обеспечение возможности радиолокационной станции моноимпульсного измерения радиальной скорости объекта за счет вычисления разности скоростей линейного изменения частоты внутри зондирующего и отраженного линейно-частотно модулируемых импульсов, при сохранении возможности радиолокационной станции измерения дальности до объекта.An object of the present invention is to provide a radar station with a single-pulse measurement of the radial velocity of an object by calculating the difference in speed of a linear change in frequency inside a probe and reflected linearly frequency modulated pulses, while maintaining the ability of a radar station to measure the distance to the object.
Известно, что мгновенная частота внутри зондирующего линейно-частотно модулируемого импульса изменяется во времени по закону:It is known that the instantaneous frequency inside the probing linear-frequency modulated pulse varies in time according to the law:
где ƒ0 - несущая частота, τu - длительность импульса, γ1 - скорость линейного изменения частоты внутри зондирующего линейно-частотно модулируемого импульса.where ƒ 0 is the carrier frequency, τ u is the pulse duration, γ 1 is the rate of linear frequency change inside the probe linearly frequency-modulated pulse.
Скорость линейного изменения частоты внутри зондирующего линейно-частотно модулируемого импульса рассчитывается по формуле:The rate of linear frequency change inside the probing linear-frequency modulated pulse is calculated by the formula:
где Δƒд - девиация частоты, ƒmax, ƒmin - максимальное и минимальное значение частоты импульса соответственно.where Δƒ d - frequency deviation, ƒ max , ƒ min - the maximum and minimum value of the pulse frequency, respectively.
При отражении от движущегося с радиальной скоростью vr объекта все спектральные составляющие импульсов с частотой ƒ смещаются по частоте на величину Δƒ0, определяемую эффектом Доплера [3]:When reflected from an object moving with a radial speed v r, all spectral components of the pulses with a frequency ƒ are shifted in frequency by an amount Δƒ 0 , determined by the Doppler effect [3]:
где λ - длина волны, с - скорость света.where λ is the wavelength, c is the speed of light.
Следовательно, в отраженном от движущегося объекта линейно-частотно модулируемом импульсе значение частот ƒmax и ƒmin изменяется на величинуTherefore, in the linearly-frequency-modulated pulse reflected from a moving object, the frequency values ƒ max and ƒ min change by
что соответствует скорости линейного изменения частоты внутри отраженного от движущегося объекта импульса γ2 (фиг. 1)which corresponds to the rate of linear frequency change inside the pulse γ 2 reflected from a moving object (Fig. 1)
Из (5) следует, что радиальная скорость движущегося объекта может быть определена по формуле:From (5) it follows that the radial velocity of a moving object can be determined by the formula:
Следовательно, при известном значении γ1, измеренная величина отклонения Δγ позволяет вычислить радиальную скорость движущегося объекта vr:Therefore, with a known value of γ 1 , the measured deviation Δγ allows you to calculate the radial velocity of a moving object v r :
Для вычисления vr предлагается устройство, структурная схема которого представлена на фиг. 2.To calculate v r , a device is proposed, the block diagram of which is shown in FIG. 2.
На рисунке и в тексте приняты следующие обозначения:The following notation is used in the figure and in the text:
1. Электронный ключ;1. The electronic key;
2. Полосовой фильтр;2. Band-pass filter;
3. Линия задержки;3. Delay line;
4. Перемножитель;4. Multiplier;
5. Интегратор;5. Integrator;
6. Схема фазовой автоподстройки частоты;6. The phase locked loop;
7. Измеритель частоты;7. Frequency meter;
8. Устройство сравнения;8. The comparison device;
9. Решающее устройство.9. The decisive device.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Поступающие на электронный ключ 1 зондирующий линейно-частотно модулируемый импульс U1(t) и отраженный от движущегося объекта линейно-частотно модулируемый импульс U2(t) коммутируются с соответствующим каналом обработки. Управление электронным ключом осуществляется синхронизатором радиолокационной станции [4].Entering the
Зондирующий линейно-частотно модулируемый импульс U1(t) поступает через полосовой фильтр 2 на первый вход перемножителя 4, на второй вход которого поступает этот же импульс, но задержанный в линии задержки 3 на τ3:The probing linearly frequency-modulated pulse U 1 (t) enters through the
Перемножитель 4 подключен к входу интегратора 5, который дает на своем выходе сигнал с частотой биений ƒб, которая прямопропорционально зависит от скорости изменения частоты линейно-частотно модулируемого импульса и от времени задержки автокоррелятора:The
Для измерения частоты радиоимпульсной последовательности, выделяемой на выходе интегратора 5, она преобразуется в непрерывный гармонический сигнал той же частоты с помощью схемы фазовой автоподстройки частоты 6 [2]. Полученный на выходе схемы фазовой автоподстройки частоты 6 непрерывный гармонический сигнал поступает на вход измерителя частоты 7, в котором определяется частота биений
Второй канал аналогичен по принципу действия первому, но в нем происходит определение частоты биений
С выходов элементов 7 обоих каскадов, измеренные значения ƒб поступают на вход устройства сравнения 8, в котором вычисляются скорости линейного изменения частоты внутри каждого поступившего импульса:From the outputs of the
после чего определяется величина отклонения значения линейного изменения частоты внутри отраженного от объекта импульса относительно зондирующего импульса:after which the value of the deviation of the value of the linear frequency change inside the pulse reflected from the object relative to the probe pulse is determined:
Полученное значение Δγ с выхода элемента 8 поступает на вход решающего устройства 9, которое рассчитывает радиальную скорость объекта vr по формуле (7).The obtained value Δγ from the output of
Сравнение предложенного технического решения с прототипом и аналогами позволяет сделать вывод, что оно соответствует критерию новизны и обладает существенными отличиями. Положительный эффект достигается за счет введения указанных дополнительных узлов, обеспечивающих возможность вычисления величины отклонения значения линейного изменения частоты внутри отраженного от движущегося объекта импульса относительно зондирующего импульса, что позволяет радиолокационной станции измерять по одному импульсу радиальную скорость движущегося объекта одновременно с определением дальности до него.Comparison of the proposed technical solution with the prototype and analogues allows us to conclude that it meets the criterion of novelty and has significant differences. A positive effect is achieved by introducing these additional nodes, which make it possible to calculate the deviation of the value of the linear frequency change inside the pulse reflected from the moving object relative to the probe pulse, which allows the radar station to measure the radial speed of the moving object from one pulse simultaneously with determining the distance to it.
На основании приведенного описания и структурной схемы предлагаемое устройство может быть изготовлено из известных комплектующих изделий с применением известного в радиоэлектронной промышленности технологического оборудования и использовано в радиолокационной станции с линейно-частотно модулируемыми сигналами для измерения радиальной скорости объекта одновременно с определением дальности до него.Based on the above description and structural diagram, the proposed device can be made from known components using technological equipment known in the electronics industry and used in a radar station with linearly-frequency-modulated signals to measure the radial velocity of an object simultaneously with determining the distance to it.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014107277/07A RU2552102C1 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014107277/07A RU2552102C1 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2552102C1 true RU2552102C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294787
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014107277/07A RU2552102C1 (en) | 2014-02-25 | 2014-02-25 | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2552102C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799002C1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-06-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Method for monopulse measurement of the radial velocity of objects |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010243C1 (en) * | 1989-04-14 | 1994-03-30 | Таганрогский Радиотехнический Институт | Meter of speed of linear change of frequency inside pulse |
RU2117960C1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-08-20 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Method of target tracking by monopulse radar |
UA61680A (en) * | 2003-03-27 | 2003-11-17 | Kharkiv Military University | System for measuring radial velocity of an aircraft by the improved frequency-time method |
EP1229347B1 (en) * | 2001-01-31 | 2006-04-12 | Lockheed Martin Corporation | Monopulse array radar with single difference channel for simultaneous azimuth and elevation angle determination |
RU2338219C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-11-10 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation |
JP2012093321A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-17 | Japan Radio Co Ltd | Monopulse feeder circuit |
-
2014
- 2014-02-25 RU RU2014107277/07A patent/RU2552102C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2010243C1 (en) * | 1989-04-14 | 1994-03-30 | Таганрогский Радиотехнический Институт | Meter of speed of linear change of frequency inside pulse |
RU2117960C1 (en) * | 1997-04-07 | 1998-08-20 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | Method of target tracking by monopulse radar |
EP1229347B1 (en) * | 2001-01-31 | 2006-04-12 | Lockheed Martin Corporation | Monopulse array radar with single difference channel for simultaneous azimuth and elevation angle determination |
UA61680A (en) * | 2003-03-27 | 2003-11-17 | Kharkiv Military University | System for measuring radial velocity of an aircraft by the improved frequency-time method |
RU2338219C1 (en) * | 2007-02-05 | 2008-11-10 | ОАО "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Method of target tracking and design of giant-pulse radiolocation station for method implementation |
JP2012093321A (en) * | 2010-10-29 | 2012-05-17 | Japan Radio Co Ltd | Monopulse feeder circuit |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2799002C1 (en) * | 2022-05-30 | 2023-06-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Донской государственный технический университет", (ДГТУ) | Method for monopulse measurement of the radial velocity of objects |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9354304B2 (en) | Method for cyclically measuring distances and velocities of objects using an FMCW radar sensor | |
RU2553272C1 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse | |
RU2507536C1 (en) | Coherent pulsed signal measuring detector | |
CN104062511A (en) | Accurate phase measurement method of multipath multi-target echo signal | |
RU2552102C1 (en) | Apparatus for monopulse measurement of radial velocity of objects | |
RU154313U1 (en) | MOVING OBJECT SPEED CALCULATOR | |
RU149732U1 (en) | PHASOMETER OF COHERENT RADIO PULSES | |
KR101233745B1 (en) | Apparatus and method for measuring distance | |
RU2578041C1 (en) | Method of determining parameters of chirp signals | |
RU161949U1 (en) | COMPUTER FOR AUTO COMPENSATION OF SHIFT PHASE SHIFTS | |
RU2547159C1 (en) | Phase indicator of radio pulse signals | |
RU2629642C1 (en) | Doppler speed calculator of object movement | |
RU2513656C2 (en) | Phase meter of coherent-pulse signals | |
RU2725505C1 (en) | Method for real-time measurement of microwave frequency | |
RU2559750C1 (en) | Calculator of doppler phase of passive interference | |
RU2629710C1 (en) | Phase meter of coherent non-equidistant pulses | |
RU160677U1 (en) | PHASOMETER OF COHERENT RADIO SIGNALS | |
RU166743U1 (en) | OBJECT RADIAL SPEED COMPUTER | |
RU150201U1 (en) | RADIAL SPEED MEASURER | |
RU2600111C1 (en) | Detecting and measuring device of coherent pulsed radio signals | |
RU161877U1 (en) | COAGER RADIO SIGNAL DETECTOR-METER | |
RU161582U1 (en) | MOBILE OBJECT SPEED CALCULATOR | |
RU2510663C2 (en) | Radar-tracking method of measurement of range of moving object | |
RU2360265C1 (en) | Method of radar detection of mobile targets with phase selection on range and device to this end | |
RU146461U1 (en) | RADIO-PULSE SIGNAL PROCESSING DEVICE |