RU2559828C1 - Method for short-range radar location - Google Patents

Method for short-range radar location Download PDF

Info

Publication number
RU2559828C1
RU2559828C1 RU2014110092/07A RU2014110092A RU2559828C1 RU 2559828 C1 RU2559828 C1 RU 2559828C1 RU 2014110092/07 A RU2014110092/07 A RU 2014110092/07A RU 2014110092 A RU2014110092 A RU 2014110092A RU 2559828 C1 RU2559828 C1 RU 2559828C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
max
signal
suppression
suppressed
lobes
Prior art date
Application number
RU2014110092/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Брызгалов
Игорь Андреевич Куприянов
Константин Владимирович Туманов
Эдуард Яковлевич Фальков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем"
Priority to RU2014110092/07A priority Critical patent/RU2559828C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2559828C1 publication Critical patent/RU2559828C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: invention relates to short-range location methods and can be used in aircraft landing, spacecraft approach and docking, driving safety and car parking radio systems. The method is based on use of a discontinuous pulsed signal, wherein parameters of the discontinuous pulsed signal are selected based on the required suppression of "diffraction" lobes (DL) of the autocorrelation function of said signal, for which the method includes determining the required number Kreq of suppressed first (near) DL and their suppression by placing them in "zero" areas of the autocorrelation function, which is achieved through a defined selection of the repetition period of said lobes and corresponding durations, wherein Kreq may be determined based on the required DL suppression value.
EFFECT: method of locating an object at short ranges using a discontinuous signal while suppressing parasitic lobes of the autocorrelation function thereof.
3 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к способам локации на малых дальностях (до нескольких километров) в радиосистемах посадки летательных аппаратов (ЛА), сближения и стыковки космических объектов, безопасного вождения и парковки автомобилей, мониторинга местности и пр. при решении задач обнаружения и распознавания объектов, особенно малоразмерных с малой эффективной площадью рассеивания (ЭПР), при определении их местоположения, построении радиолокационного изображения (РЛИ) местности с заданным разрешением, навигации в плохих погодных условиях и т.д.The invention relates to methods for location at short distances (up to several kilometers) in radio systems for landing aircraft (LA), approaching and docking space objects, safe driving and parking of cars, monitoring the terrain, etc., when solving problems of detection and recognition of objects, especially small ones with small effective dispersion area (EPR), when determining their location, building a radar image (RLI) of the area with a given resolution, navigation in bad weather conditions, etc. .

В локаторе длительность зондирующего сигнала, как правило, определяется энергетическими соображениями, и, зачастую, особенно при использовании твердотельных генераторов и усилителей мощности, требуемая минимальная длительность зондирующего сигнала значительно превышает задержку эхо-сигнала на минимальной дальности работы локатора. При этом вследствие неидеальности развязки приемо-передающих трактов, при лоцировании объектов на малых дальностях в приемном тракте на принимаемый эхо-сигнал накладывается «пролезающий» зондирующий сигнал и возникает задача приема эхо-сигналов, отраженных от лоцируемых объектов, на фоне этого паразитного мешающего сигнала.In the locator, the duration of the probe signal is usually determined by energy considerations, and often, especially when using solid-state generators and power amplifiers, the required minimum duration of the probe signal significantly exceeds the delay of the echo signal at the minimum range of the locator. In this case, due to the imperfect isolation of the transceiver paths, when locating objects at short distances in the receiving path, a “creeping” probe signal is superimposed on the received echo signal and the problem arises of receiving echo signals reflected from the located objects against this parasitic interfering signal.

Амплитуда эхо-сигнала уменьшается обратно пропорционально 4-й степени увеличения дальности, а уровень мешающих сигналов («пролезающего» от зондирующего сигнала и собственных шумов приемного тракта) постоянен. При этом могут возникнуть три варианта приема. Первый случай соответствует приему эхо-сигналов на малых «нулевых» дальностях, когда эхо-сигнал значительно превышает паразитный сигнал от зондирующего сигнала. В этом случае можно использовать обычный зондирующий сигнал, например в виде одиночного импульса.The amplitude of the echo signal decreases inversely with the 4th degree of increasing the range, and the level of interfering signals (“creeping” from the probe signal and the intrinsic noise of the receiving path) is constant. In this case, three options for admission may arise. The first case corresponds to the reception of echo signals at small "zero" ranges, when the echo signal significantly exceeds the spurious signal from the probe signal. In this case, you can use the usual probing signal, for example in the form of a single pulse.

По мере увеличения дальности особенно при лоцировании малоразмерных объектов мощность эхо-сигналов становится соизмеримой или даже меньше мощности «пролезающей» помехи от зондирующего сигнала. На этом втором участке работа локатора невозможна без увеличения развязки приемо-передающих каналов. Наконец, третий участок соответствует дальности, когда задержка эхо-сигналов превосходит длительность зондирующего сигнала, и лоцирование осуществляется на фоне собственных шумов приемного тракта (и внешних помех, в общем случае).As the range increases, especially when locating small-sized objects, the power of the echo signals becomes comparable or even less than the power of the "creeping" interference from the probing signal. In this second section, the work of the locator is impossible without increasing the isolation of the transceiver channels. Finally, the third section corresponds to the range when the delay of the echo signals exceeds the duration of the probe signal, and the location is carried out against the background of the intrinsic noise of the receiving path (and external interference, in the general case).

Второй участок требует принятия специальных мер по развязке принятых эхо-сигналов от излучаемого. Но при использовании пространственных, частотных и поляризационных методов развязку более 50…70 дБ технически реализовать трудно. Полностью устранить эту проблему можно за счет разнесения по времени излучения зондирующего сигнала и приема отраженных от лоцируемых объектов сигналов, т.е. когда в любой момент времени система либо излучает сигнал, либо его принимает. В этом случае для решения проблемы можно использовать прерывистый сигнал (статья G. Brooker, D. Birch, J. Solms «W-Band Airborne Interrupted frequency Modulated CW Imaging Radar», журнал «Aerospace and Electronic Systems», vol. 41, no. 3, июль 2005).The second section requires special measures to decouple the received echo signals from the emitted. But when using spatial, frequency and polarization methods, isolation of more than 50 ... 70 dB is technically difficult to implement. This problem can be completely eliminated due to the time spread of the radiation of the probe signal and the reception of signals reflected from the located objects, i.e. when at any moment in time the system either emits a signal or receives it. In this case, an intermittent signal can be used to solve the problem (article G. Brooker, D. Birch, J. Solms "W-Band Airborne Interrupted frequency Modulated CW Imaging Radar", journal "Aerospace and Electronic Systems", vol. 41, no. July 3, 2005).

Прерывистый сигнал на каждом такте зондирования имеет вид последовательности подымпульсов и характеризуется длительностью подымпульсов, их периодом повторения, их количеством и модуляцией сигналов в подымпульсах.An intermittent signal at each sounding step has the form of a sequence of sub-pulses and is characterized by the duration of the sub-pulses, their repetition period, their number and modulation of the signals in the sub-pulses.

Похожие сигналы используют в ультразвуковой дефектоскопии (см., например, В.Г. Карташев, И.В. Соколов «Сплит-сигнал, его характеристики и методы обработки», журнал «Радиотехника», 2009, №1).Similar signals are used in ultrasonic flaw detection (see, for example, V.G. Kartashev, I.V. Sokolov “Split signal, its characteristics and processing methods,” Journal of Radio Engineering, 2009, No. 1).

В указанной статье решают задачи согласованной фильтрации зондирующего сигнала в виде набора импульсов (квазигармоник, если использовать терминологию Карташева) с индивидуальной постоянной частотой заполнения и заданной огибающей (прямоугольной, гауссовской). В статье, в частности, показано, что если в импульсе укладывается не целое число длин волн частоты заполнения, то автокорреляционная функция (АКФ) такого сигнала дает побочные максимумы при t=К×Тп, где К=1, 2, 3…, а Тп - период повторения импульсов, т.е. в общем случае возникает неопределенность в местоположении лоцируемого объекта, а также возможны взаимные помехи эхо-сигналов от объектов, смещенных по дальности на величину сКТп/2, где с - скорость света.This article solves the problems of coordinated filtering of the probe signal in the form of a set of pulses (quasiharmonics, to use Kartashev's terminology) with an individual constant filling frequency and a given envelope (rectangular, Gaussian). In the article, in particular, it is shown that if the pulse does not fit an integer number of wavelengths of the filling frequency, the autocorrelation function (ACF) of such a signal gives side maxima at t = K × T p , where K = 1, 2, 3 ..., and T p is the pulse repetition period, i.e. in the general case, an uncertainty arises in the location of the located object, and mutual interference of echo signals from objects shifted in range by a value of cct p / 2 is possible, where c is the speed of light.

Вместе с тем, так как в этой статье главной задачей является уменьшение объема вычислительных операций, то основное внимание в ней уделяется непрерывному сигналу и практически не обсуждаются методы подавления побочных максимумов для прерывистого сигнала. Тем не менее рассмотренный вариант применения прерывистого сигнала является наиболее близким аналогом-прототипом способа, предлагаемого для решения задач в условиях малой дальности локации.At the same time, since the main task in this article is to reduce the volume of computational operations, the main attention is paid to a continuous signal and methods for suppressing side maxima for an intermittent signal are practically not discussed. Nevertheless, the considered application of an intermittent signal is the closest analogue to the prototype of the method proposed for solving problems in the conditions of a short range location.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа локации объекта на малых дальностях с использованием прерывистого сигнала при подавлении побочных лепестков его АКФ до требуемого уровня. При этом для зондирования выбирают прерывистый импульсный сигнал, соответствующий стробированию (вырезанию) из прямоугольного импульса с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) и с девиацией частоты fдев N подымпульсов длительностью τи каждый и с периодом повторения Тп, так что длительность всей пачки подымпульсов τс=N×Тп. Причем суммарная длительность всех подымпульсов τиΣ=N×τи должна быть не менее τс_min_с/ш - минимально допустимой длительности зондирующего сигнала, определяемой требуемой энергией зондирующего сигнала (энергетическим потенциалом локатора). Девиацию частоты fдев определяют исходя из требований по разрешающей способности лоцирования по дальности, а при приеме проводят согласованную с зондирующим сигналом обработку, а также весовую обработку для уменьшения боковых лепестков по дальности. Применение прерывистого сигнала и подавление побочных лепестков его АКФ обеспечивают, с одной стороны, полную развязку принимаемых эхо-сигналов от «пролезающего» в приемный тракт локатора зондирующего сигнала, а, с другой, однозначность лоцирования объектов на заданном интервале дальностей и подавление помех от объектов, расположенных далее этого интервала, до требуемого уровня.The task of the invention is to develop a method for locating an object at short ranges using an intermittent signal while suppressing the side lobes of its ACF to the desired level. Thus for sensing selected intermittent pulse signal corresponding strobed (excision) of a rectangular pulse with a linear frequency modulation (LFM) and frequency deviation f nine N podympulsov duration τ and each and with a repetition period T m, so that the length of the entire pack podympulsov τ c = N × T p . Moreover, the total duration of all subpulses is τ and Σ = N × τ and should be at least τ s_min_s / s - the minimum allowable duration of the probe signal, determined by the required energy of the probe signal (energy potential of the locator). The deviation of the frequency f dev is determined on the basis of the requirements for resolving ability of ranging in range, and upon reception, processing is carried out coordinated with the probing signal, as well as weight processing to reduce side lobes in range. The use of an intermittent signal and suppression of the side lobes of its ACF ensure, on the one hand, the complete isolation of the received echo signals from the probe signal locator “creeping” into the receiving path, and, on the other hand, the unambiguous location of objects at a given range of distances and suppression of interference from objects, located beyond this interval to the desired level.

Сущность изобретения состоит в том, что в способе радиолокации на малых дальностях, при котором при зондировании используют прерывистый импульсный сигнал, выбор параметров прерывистого сигнала осуществляют исходя из требуемого значения подавления «дифракционных» лепестков (ДЛ) автокорреляционной функции (АКФ) этого сигнала, вызванных переходом от одиночного ЛЧМ импульса к пачке из N подымпульсов, для чего определяют требуемое число Ктр первых подавляемых ДЛ и осуществляют их подавление за счет размещения их в «нулевых» зонах АКФ путем выбора периода повторения этих лепестков, определяемого выражением ТДЛ=N/fдев, и длительностей τи и τmax, где τи - длительность подымпульса, τmax≥2Rmax/c, Rmax - максимальная дальность лоцирования, а с - скорость света, причем для k-го подавляемого ДЛ в диапазоне 1≤k≤Ктр выполняется неравенство ((k-1)τmax+kτи)<kТДЛ<(kτmax+(k-1)τи).The essence of the invention lies in the fact that in the short-range radar method, in which an intermittent pulse signal is used for sounding, the intermittent signal parameters are selected based on the required value of suppressing the "diffraction" lobes (DL) of the autocorrelation function (ACF) of this signal caused by the transition from a single chirped pulse from the edges podympulsov N, which define the required number K Tp first DL suppressed suppression and carry them by placing them in a "null" areas ACF way selection period repetition of these lobes defined by the expression T DL = N / f nine and durations and τ and τ max, and where τ - duration podympulsa, τ max ≥2R max / c, R max - maximum distance of locating and c - velocity light, and for the k-th suppressed DL in the range 1≤k≤K Tr , the inequality ((k-1) τ max + kτ and ) <kT DL <(kτ max + (k-1) τ and ) holds.

При этом число подавляемых ДЛ Ктр определяется выражением:The number of suppressed DL K Tr is determined by the expression:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Lпод - требуемое значение подавления ДЛ в дБ, а Е[х] - целая часть от х.where L under is the required DL suppression value in dB, and E [x] is the integer part of x.

Кроме того, при выборе параметров зондирующего сигнала сначала вычисляют требуемое количество подымпульсов N при τmax=2Rmax/c в соответствии с выражением:In addition, when choosing the parameters of the probing signal, the required number of subpulses N is first calculated at τ max = 2R max / c in accordance with the expression:

N=Е[τmax×fдев],N = E [τ max × f maids ],

а затем находят длительность подымпульса как τи =(τc_min_c/ш)/N и количество подавляемых ДЛ, соответствующее этому τи:and then find the duration of the subpulse as τ and = (τ c _ min _ c / w ) / N and the number of suppressed DL corresponding to this τ and :

К п о д = τ max τ и

Figure 00000002
TO P about d = τ max τ and
Figure 00000002

и, если Ктр ≤ Кпод, то полученное Ктр используют для вычисления τи and, if K Tr ≤ K under , then the obtained K Tr is used to calculate τ and

τ и = τ max К т р

Figure 00000003
τ and = τ max TO t R
Figure 00000003

причем при невыполнении условия Ктр ≥ Кпод увеличивают Rmax или уменьшают τс_min_с/ш до выполнения этого условия.moreover, if the conditions K Tr ≥ K are not met , they increase R max or decrease τ s _ min_s / s until this condition is met.

Кроме того, для учета протяженности ДЛ и его расширения при весовой обработке для найденных параметров сигнала вычисляют корректировочные поправкиIn addition, to take into account the length of the DL and its expansion during weighting, for the found signal parameters, correction corrections are calculated

Δ τ max = 1,8 f д е в

Figure 00000004
и Δ τ и = Δ τ max × ( К т р 1 К т р )
Figure 00000005
, Δ τ max = 1.8 f d e at
Figure 00000004
and Δ τ and = Δ τ max × ( TO t R - one TO t R )
Figure 00000005
,

а итоговые параметры сигнала получают из выраженийand the final signal parameters are obtained from the expressions

τ и _ р а б = 2 R max c К т р 1,8 f д е в × ( К т р 1 К т р )

Figure 00000006
, τ and _ R but b = 2 R max c TO t R - 1.8 f d e at × ( TO t R - one TO t R )
Figure 00000006
,

Т п о в _ р а б = 2 ( К т р + 1 ) R max c К т р + 1,8 К т р f д е в

Figure 00000007
. T P about at _ R but b = 2 ( TO t R + one ) R max c TO t R + 1.8 TO t R f d e at
Figure 00000007
.

Технический результат применения предлагаемого способа заключается в обеспечении возможности лоцирования объектов на малой дальности при недостаточном для радиолокации соотношении мощностей эхо-сигнала и мешающего «пролезающего» в приемный тракт зондирующего сигнала. Это достигается за счет использования для локации на малых дальностях прерывистого ЛЧМ сигнала, обработка и выбор параметров которого осуществляются в соответствии с предлагаемым способом.The technical result of the application of the proposed method is to provide the ability to locate objects at short range when the ratio of the power of the echo signal and the interfering probe signal “creeping” into the receiving path is insufficient for radiolocation. This is achieved by using an intermittent LFM signal for location at short ranges, the processing and selection of parameters of which are carried out in accordance with the proposed method.

Перечень фигур:List of figures:

На фиг. 1 изображены два сдвинутых относительно друг друга ЛЧМ сигнала, что иллюстрирует физический смысл разностной частоты (fразн) и ее зависимость от временного сдвига.In FIG. Figure 1 shows two chirped signals shifted relative to each other, which illustrates the physical meaning of the difference frequency (f different ) and its dependence on the time shift.

На фиг. 2 приведены два подымпульса прерывистого сигнала и сигнал разностной частоты. Показана причина возникновения дифракционных лепестков при когерентном суммировании - укладывание кратного количества длин волны разностной частоты в период повторения подымпульсов.In FIG. 2 shows two subpulses of an intermittent signal and a difference frequency signal. The reason for the appearance of diffraction lobes during coherent summation is shown — the laying of a multiple of the difference frequency wavelengths during the repetition period of subpulses.

На фиг. 3 показан общий вид взаимокорреляционной функции, полученной при свертке прерывистого ЛЧМ сигнала с соответствующим непрерывным сигналом той же длительности. Здесь видны все возникающие дифракционные лепестки.In FIG. Figure 3 shows a general view of the inter-correlation function obtained by convolving an intermittent LFM signal with a corresponding continuous signal of the same duration. All arising diffraction petals are visible here.

На фиг. 4 приведен общий вид автокорреляционной функции, полученной при свертке прерывистого ЛЧМ сигнала с точно таким же сигналом. Видны «нулевые зоны» и подавление некоторых дифракционных лепестков за счет попадания в эти зоны.In FIG. Figure 4 shows a general view of the autocorrelation function obtained by convolving an intermittent LFM signal with exactly the same signal. “Zero zones” and suppression of some diffraction lobes due to getting into these zones are visible.

На фиг. 5 приведен вид взаимокорреляционной функции для расчетного примера.In FIG. Figure 5 shows the type of cross-correlation function for a calculation example.

На фиг. 6 приведен вид автокорреляционной функции для расчетного примера, показывающий подавление десяти дифракционных лепестков.In FIG. Figure 6 shows a view of the autocorrelation function for a calculation example showing the suppression of ten diffraction lobes.

Предлагаемый для лоцирования на малых дальностях зондирующий сигнал в виде прерывистого сигнала имеет периодическую структуру. При использовании прерывистого сигнала с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) его согласованную обработку можно представить как последовательное выполнение двух операций. Сначала осуществляют перемножение принятого сигнала на такой же, но смещенный по времени опорный сигнал, и получение сигнала разностной частоты (см. фиг. 1). Затем осуществляют интегрирование разностного сигнала за длительность всех подымпульсов опорного сигнала. При определенных взаимных смещениях принятого и опорного сигналов будут наблюдаться дифракционные максимумы - дифракционные лепестки (ДЛ). Действительно, это произойдет при укладывании целого числа волн разностной частоты λразн в период повторения Тп (см. фиг. 2), поэтому справедливо соотношениеThe probe signal proposed for locating at short ranges in the form of an intermittent signal has a periodic structure. When using an intermittent signal with linear frequency modulation (LFM), its consistent processing can be represented as the sequential execution of two operations. First, the received signal is multiplied by the same, but time-shifted reference signal, and a difference frequency signal is obtained (see Fig. 1). Then, the difference signal is integrated over the duration of all subpulses of the reference signal. At certain mutual displacements of the received and reference signals, diffraction maxima - diffraction lobes (DL) will be observed. Indeed, this will happen when laying an integer number of waves of difference frequency λ different in the repetition period T p (see Fig. 2), therefore, the relation

К × λ р а з н = с × Т п , ( 1 )

Figure 00000008
, TO × λ R but s n = from × T P , ( one )
Figure 00000008
,

где К=1, 2, 3…where K = 1, 2, 3 ...

Эти ДЛ оказывают негативное влияние, выражающееся, как уже отмечалось, в двух факторах: в неоднозначности определения местоположения отражающего объекта и во взаимном влиянии (помехах) объектов, смещенных по своему положению на период(ы) повторения ДЛ.These DLs have a negative effect, which, as already noted, is expressed in two factors: in the ambiguity in determining the location of the reflecting object and in the mutual influence (interference) of objects shifted in position by the period (s) of the DL repetition.

Из фиг. 1 видна связь между сдвигом подымпульса и разностной частотой. Из подобия треугольников и с учетом доплеровского смещения частоты fдоп за счет движения ЛА, можно записатьFrom FIG. Figure 1 shows the relationship between the subpulse shift and the difference frequency. From the similarity of triangles and taking into account the Doppler frequency offset f add due to the movement of the aircraft, we can write

f р а з н = f д е в × τ с д в τ с и г + f д о п ( 2 )

Figure 00000009
f R but s n = f d e at × τ from d at τ from and g + f d about P ( 2 )
Figure 00000009

Исходя из (2) и (1), для К-го ДЛ справедливо соотношениеBased on (2) and (1), for the K-th DL, the relation

К Т п = f д е в × τ с д в N Т п + f д о п

Figure 00000010
TO T P = f d e at × τ from d at N T P + f d about P
Figure 00000010

τ с д в = N f д е в ( К f д о п × Т п ) , К = 1, 2, 3

Figure 00000011
τ from d at = N f d e at ( TO - f d about P × T P ) , TO = one, 2 3 ...
Figure 00000011

Доплеровская частота имеет порядок килогерц, а время Тп порядок микросекунд, поэтому доплеровским слагаемым, в первом приближении, можно пренебречь. В результате формулу для положения К-го ДЛ можно записать какThe Doppler frequency is of the order of kilohertz, and the time T p is of the order of microseconds, therefore, the Doppler term, as a first approximation, can be neglected. As a result, the formula for the position of the Kth DL can be written as

τ с д в К × N f д е в . ( 3 )

Figure 00000012
τ from d at TO × N f d e at . ( 3 )
Figure 00000012

Отсюда следует, что период повторения ДЛ равен N f д е в

Figure 00000013
и не зависит от временных параметров сигнала.It follows that the repetition period of DL is N f d e at
Figure 00000013
and does not depend on the time parameters of the signal.

Вместе с тем, наличие в опорном сигнале «нулевых зон» (опорный сигнал равен 0), приводит к появлению так называемых «нулевых зон» в АКФ. В пределах одного периода повторения подымпульсов Тп «нулевая зона» начинается в момент времени τи и заканчивается в (Тп - τи). Таким образом, возникает возможность добиться такого перекрытия двух временных последователностей (повторение «нулевых зон» и повторение ДЛ), чтобы некоторое требуемое количество ДЛ было подавлено за счет их попадания в «нулевые зоны» АКФ. Подбором разности периодов повторения ДЛ и подымпульсов возможно наложение К-го ДЛ на К-ю «нулевую зону», т.е. когда каждый ДЛ совпадает со своей «нулевой зоной».At the same time, the presence of “zero zones” in the reference signal (the reference signal is 0), leads to the appearance of the so-called “zero zones” in the ACF. Within one period of repetition T n podympulsov "zero zone" begins at time τ and ends in (T n - τ u). Thus, it becomes possible to achieve such an overlap of two time sequences (repetition of “zero zones” and repetition of DL) so that some required number of DLs is suppressed due to their falling into the “zero zones” of the ACF. By selecting the difference between the periods of the DL repetition and the subpulses, the Kth DL can be superimposed on the Kth “zero zone”, i.e. when each DL coincides with its “zero zone”.

Расстояние между двумя ближайшими дифракционными максимумами (период их повторения) равно N f д е в

Figure 00000013
, поэтому для К-го ДЛ можно записать условия нахождения его в К-й «нулевой зоне» при заданной девиации сигнала:The distance between the two nearest diffraction maxima (the period of their repetition) is N f d e at
Figure 00000013
therefore, for the K-th DL, one can write down the conditions for finding it in the K-th “zero zone” for a given signal deviation:

Figure 00000014
Figure 00000014

где Nmin - количество подымпульсов, при котором К-й ДЛ находится в самом начале К-й «нулевой зоны», a Nmax - количество подымпульсов, при котором К-й ДЛ находится в самом конце К-й «нулевой зоны». Поэтому, если расположить первый ДЛ в конце первой «нулевой зоны» АКФ, то, так как все последующие ДЛ смещаются к началу соответствующей зоны, при оптимальном размещении некоторый К-й ДЛ встанет в начало К-й зоны. Приравняв количество подымпульсов в сигнале при условии Nmax1=NminK, получим выражение для количества подавляемых ДЛ:where N min is the number of subpulses at which the Kth DL is at the very beginning of the Kth “zero zone”, and N max is the number of subpulses at which the Kth DL is at the very end of the Kth “zero zone”. Therefore, if you place the first DL at the end of the first “zero zone” of the ACF, then, since all subsequent DLs shift to the beginning of the corresponding zone, with optimal placement, some Kth DL will be at the beginning of the Kth zone. Equating the number of subpulses in the signal under the condition N max1 = N minK , we obtain the expression for the number of suppressed DL:

Figure 00000015
Figure 00000015

Количество подавляемых ДЛ зависит от временных параметров (τи, Тп) подымпульсов и не зависит от девиации и количества подымпульсов, поэтому есть возможность менять Кmax, не изменяя при этом положение ДЛ, период повторения которых равен N f д е в

Figure 00000013
.The number of suppressed DL depends on the time parameters (τ and , T p ) of the sub-pulses and does not depend on the deviation and the number of sub-pulses, therefore, it is possible to change K max without changing the position of the DL, the repetition period of which is equal to N f d e at
Figure 00000013
.

Из условия нахождения первого ДЛ в конце первой «нулевой зоны» получаем условие на количество подымпульсов в сигнале:From the condition of finding the first DL at the end of the first "zero zone" we obtain the condition on the number of sub-pulses in the signal:

Figure 00000016
Figure 00000016

функция Е[х] - целая часть от хfunction E [x] is the integer part of x

Далее, зная полученное, исходя из требуемого энергетического потенциала локатора, минимальное общее время излучения τс_min с/ш, можно вычислить минимальную длительность подымпульсаFurther, knowing the minimum total radiation time τ s_min s / s obtained on the basis of the required energy potential of the locator, we can calculate the minimum duration of the subpulse

Figure 00000017
Figure 00000017

и определить максимально возможное количество подавляемых ДЛ Кmax в соответствии с выражением (4). Далее необходимо сравнить полученное значение Кmax с требуемым количество подавляемых ДЛ, которое определяется заданным значением подавления ДЛ. Т.к. расстояние между ДЛ равно максимальной дальности локации, то минимальное (учитывающее только увеличение дальности) подавление К-го ДЛ будет равно

Figure 00000018
. Отсюда получаем выражение для требуемого количества ДЛ:and determine the maximum possible amount of suppressed DL K max in accordance with expression (4). Next, you need to compare the obtained value of K max with the required number of suppressed DL, which is determined by the set value of DL suppression. Because the distance between the DL is equal to the maximum range location, then the minimum (taking into account only the increase in range) suppression of the K-th DL will be equal
Figure 00000018
. From here we get the expression for the required number of DL:

Figure 00000019
Figure 00000019

где Lпод - требуемое задаваемое значение подавления ДЛ в дБ, функция Е[х] - целая часть от х. При этом Lпод определяется с учетом имеющихся пространственной и частотной развязок приемного тракта от зондирующего сигнала.where L under is the required preset value of the DL suppression in dB, the function E [x] is the integer part of x. In this case, L under is determined taking into account the existing spatial and frequency junctions of the receiving path from the probing signal.

Если Ктр ≤ Кmax, то это означает, что выбранные параметры прерывистого зондирующего сигнала отвечают поставленным требованиям и могут только уточняться, исходя из требований их технической реализации.If K Tr ≤ K max , then this means that the selected parameters of the intermittent sounding signal meet the set requirements and can only be refined based on the requirements of their technical implementation.

Если же Ктр > Кmax, то нужно:If K Tr > K max , then you need:

- увеличивать Rmax (увеличивая, таким образом, время τmax и количество подымпульсов N),- increase R max (thus increasing the time τ max and the number of subpulses N),

- уменьшать минимальную длительность подымпульса τи (задавая тем самым более жесткие требования к локатору),- reduce the minimum duration of the subpulse τ and (thereby setting more stringent requirements for the locator),

- уменьшать требуемый уровень подавления ДЛ Lпод, но любым способом добиться выполнения условия Ктр ≤ Кmax.- reduce the required level of suppression of DL L under , but in any way to achieve the fulfillment of the condition K Tr ≤ K max .

После выполнения этого условия при необходимости уточняют длительность подымпульса из условия

Figure 00000020
количество подымпульсов
Figure 00000021
, период повторения
Figure 00000022
.After fulfilling this condition, if necessary, specify the duration of the subpulse from the condition
Figure 00000020
number of subpulses
Figure 00000021
repetition period
Figure 00000022
.

Проведенные расчеты проводились в предположении, что длительность главного лепестка АКФ (и ДЛ также) значительно меньше τmax. В этом случае теоретически максимум первого ДЛ помещался точно в конец первой «нулевой зоны». При этом примерно половина ДЛ попадает в ненулевую зону. Аналогичная ситуация для Ктр-го ДЛ, который теоретически помещается (в худшем случае) в начало К-й «нулевой зоны». На практике при больших значениях девиации частоты это не имеет существенного значения. Тем не менее, чтобы подавить ДЛ полностью нужно несколько изменить положение «нулевых зон», т.е. изменить параметры τи и τmax.The calculations were carried out under the assumption that the duration of the main lobe of the ACF (and also the DL) is much less than τ max . In this case, theoretically, the maximum of the first DL was placed exactly at the end of the first “zero zone”. Moreover, about half of the DL falls into a nonzero zone. A similar situation is for K tr of the DL, which is theoretically placed (in the worst case) at the beginning of the Kth “zero zone”. In practice, for large values of the frequency deviation, this is not significant. Nevertheless, in order to suppress DL completely, it is necessary to slightly change the position of the “zero zones”, i.e. change the parameters τ and and τ max .

Введем следующие обозначения:We introduce the following notation:

Δτmax - приращение τmax относительно полученного ранее значения,Δτ max - increment τ max relative to the previously obtained value,

Δτи - приращение τи относительно начального значения,Δτ and - increment τ and relative to the initial value,

Δτсж - полуширина ДЛ, определяемая девиацией частоты за длительность всего прерывистого сигнала.Δτ cf is the half-width of the DL determined by the frequency deviation over the duration of the entire intermittent signal.

Отметим, что для сохранения количества подавляемых максимумов Кmax τmax должно увеличиваться, а τи - уменьшаться. Т.е., новые значения будутNote that to maintain the number of suppressed maxima, K max τ max should increase, and τ and - decrease. That is, the new values will be

Figure 00000023
Figure 00000023

Тогда, чтобы подавить первый ДЛ полностью, нужно «нулевую зону» расширить вправо. При этом должно выполняться условие: Δτmax≥Δτсж. Then, to suppress the first DL completely, you need to expand the "zero zone" to the right. In this condition must be satisfied: Δτ max ≥Δτ compression channel.

Запишем абсолютное положение К-го максимума через исходные параметры сигнала и через скорректированныеWe write the absolute position of the Kth maximum through the initial parameters of the signal and through the corrected

Figure 00000024
Figure 00000024

Раскрыв скобки и убрав одинаковые члены, получим результат:Expanding the brackets and removing the same terms, we get the result:

Figure 00000025
Figure 00000025

При согласованной обработке полуширина полученного центрального сжатого импульса, как и ширина половины ДЛ, определяютсяWith a coordinated processing, the half-width of the obtained central compressed pulse, as well as the width of half the DL, are determined

Figure 00000026
Figure 00000026

При весовой обработке импульс расширяется в 1,5-2 раза, например, моделирование для окна Хэмминга дает результат примерно 1,8. Тогда для полуширины ДЛ можем записать:During weight processing, the pulse expands 1.5-2 times, for example, modeling for the Hamming window gives a result of about 1.8. Then for the half-width of the DL we can write:

Figure 00000027
Figure 00000027

Отсюда следует условие на минимальное Δτmax и Δτи:This implies the condition for the minimum Δτ max and Δτ and :

Figure 00000028
Figure 00000028

В качестве примера можно рассмотреть выбор параметров сигнала при ближней локации в диапазоне до Rmax=3 км. Для определенности положим, что требуемый уровень подавления Lпод = 40 дБ, девиация частоты fдев =10 МГц, общая длительность излучения τс_min_с/ш = 40 мкс.As an example, we can consider the choice of signal parameters at a near location in the range up to R max = 3 km. For definiteness, assume that the desired level of suppression by L dB = 40, nine frequency deviation f = 10 MHz, the total duration of the radiation with τ _ min _ S / N = 40 ms.

При этом:Wherein:

время приема

Figure 00000029
;time of receipt
Figure 00000029
;

количество подымпульсов

Figure 00000030
number of subpulses
Figure 00000030

требуемое количество подавляемых

Figure 00000031
required amount of suppressed
Figure 00000031

минимальное значение длительности подымпульса (исходя из энергетических соображений)

Figure 00000032
the minimum value of the duration of the subpulse (based on energy considerations)
Figure 00000032

максимальное количество подавляемых

Figure 00000033
maximum number of suppressed
Figure 00000033

Так как Ктрmax, то длительность подымпульса может быть увеличена (что не противоречит указанным ранее энергетическим соображениям) до

Figure 00000034
Since K Tr <K max , the duration of the subpulse can be increased (which does not contradict the energy considerations indicated above) to
Figure 00000034

При использовании весовой обработки (окно Хэмминга):When using weight processing (Hamming window):

Figure 00000035
округляем (в большую сторону) до 0,2 мкс,
Figure 00000035
round (up) to 0.2 μs,

Figure 00000036
округляем (в большую сторону) до 0,2 мкс.
Figure 00000036
round (up) to 0.2 μs.

Итоговые параметры сигнала:The total signal parameters:

Figure 00000037
Figure 00000037

Прерывистый сигнал с полученными параметрами может быть достаточно легко реализован на практике. ВКФ и АКФ такого сигнала с округленными для практической реализации значениями параметров τи_итог =1,8 мкс, τmax_итог =20,2 мкс, τп_итог=22 мкс приведены на фиг. 5 и фиг. 6 соответственно. Эти фигуры подтверждают подавление заданного количества ДЛ и эффективность предлагаемого способа.An intermittent signal with the obtained parameters can be quite easily implemented in practice. VKF and ACF of such a signal with rounded for practical implementation values of the parameters τ and_tog = 1.8 μs, τ max _ total = 20.2 μs, τ n _ total = 22 μs are shown in FIG. 5 and FIG. 6 respectively. These figures confirm the suppression of a given number of DL and the effectiveness of the proposed method.

Claims (4)

1. Способ радиолокации на малых дальностях, основанный на использовании прерывистого импульсного сигнала, характеризующийся тем, что выбор параметров прерывистого сигнала осуществляют исходя из требуемого подавления «дифракционных» лепестков (ДЛ) автокорреляционной функции этого сигнала, вызванных переходом от одиночного ЛЧМ импульса к пачке из N подымпульсов, для чего определяют требуемое число Ктр первых подавляемых ДЛ и осуществляют их подавление за счет размещения их в «нулевых» зонах автокорреляционной функции путем выбора периода повторения этих лепестков, определяемого выражением ТДЛ=N/fдев, и длительностей τи и τmax, где τи - длительность подымпульса, τmax≥2Rmax/c, Rmax - максимальная дальность лоцирования, а с - скорость света, причем для k-го подавляемого ДЛ в диапазоне 1 ≤ k ≤ Kтр выполняется неравенство ((k-1) τmax+kτи)<kТДЛ<(kτmax+(k-1)τи).1. A short-range radar method based on the use of an intermittent pulse signal, characterized in that the intermittent signal parameters are selected based on the required suppression of the "diffraction" lobes (DL) of the autocorrelation function of this signal caused by the transition from a single LF pulse to a burst of N podympulsov, which determine the required number K Tp first DL suppressed suppression and carry them by placing them in a "null" areas of the autocorrelation function by selecting a lane ode repeating these lobes defined by the expression T DL = N / f nine and durations and τ and τ max, and where τ - duration podympulsa, τ max ≥2R max / c, R max - maximum distance of locating and c - velocity of light moreover, for the kth suppressed DL in the range 1 ≤ k ≤ K Tr , the inequality ((k-1) τ max + kτ u ) <kT DL <(kτ max + (k-1) τ i ) holds. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что число подавляемых лепестков Kтр определяют исходя из выражения:
Figure 00000001

где Lпод - требуемая величина подавления ДЛ в дБ, оператор Е[х] - целая часть от х.
2. The method according to p. 1, characterized in that the number of suppressed petals K Tr is determined based on the expression:
Figure 00000001

where L under is the required DL suppression in dB, the operator E [x] is the integer part of x.
3. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что при выборе параметров прерывистого сигнала сначала вычисляют требуемое количество подымпульсов N при τmax=2Rmax/c в соответствии с выражением:
N=Е[τmax×fдев],
а затем находят длительность подымпульса как τи =(τc_min_c/ш)/N и количество подавляемых ДЛ, соответствующее этому τи, как
К п о д = τ max τ и
Figure 00000002

и, если Ктр ≤ Кпод, то полученное Ктр используют для вычисления τи:
τ и = τ max К т р
Figure 00000003

причем при невыполнении условия Ктр ≥ Кпод увеличивают Rmax или уменьшают τс_min_с/ш до выполнения этого условия.
3. The method according to p. 1, characterized in that when choosing the parameters of an intermittent signal, the required number of subpulses N is first calculated at τ max = 2R max / c in accordance with the expression:
N = E [τ max × f maids ],
and then find the duration of the subpulse as τ and = (τ c _ min _ c / w ) / N and the number of suppressed DL corresponding to this τ and , as
TO P about d = τ max τ and
Figure 00000002

and, if K Tr ≤ K under , then the obtained K Tr is used to calculate τ and :
τ and = τ max TO t R
Figure 00000003

moreover, if the conditions K Tr ≥ K under are not met, then R max or decrease τ s _ min _ s / s under this condition is met.
4. Способ по п. 3, характеризующийся тем, что для найденных параметров сигнала вычисляют корректировочные поправки
Δ τ max = 1,8 f д е в
Figure 00000004
и Δ τ и = Δ τ max × ( К т р 1 К т р )
Figure 00000005
,
а итоговые параметры сигнала получают из выражений
τ и _ р а б = 2 R max c К т р 1,8 f д е в × ( К т р 1 К т р )
Figure 00000006
,
Т п о в _ р а б = 2 ( К т р + 1 ) R max c К т р + 1,8 К т р f д е в
Figure 00000038
.
4. The method according to p. 3, characterized in that for the found signal parameters calculate the correction corrections
Δ τ max = 1.8 f d e at
Figure 00000004
and Δ τ and = Δ τ max × ( TO t R - one TO t R )
Figure 00000005
,
and the final signal parameters are obtained from the expressions
τ and _ R but b = 2 R max c TO t R - 1.8 f d e at × ( TO t R - one TO t R )
Figure 00000006
,
T P about at _ R but b = 2 ( TO t R + one ) R max c TO t R + 1.8 TO t R f d e at
Figure 00000038
.
RU2014110092/07A 2014-03-18 2014-03-18 Method for short-range radar location RU2559828C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110092/07A RU2559828C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Method for short-range radar location

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014110092/07A RU2559828C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Method for short-range radar location

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2559828C1 true RU2559828C1 (en) 2015-08-10

Family

ID=53796526

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014110092/07A RU2559828C1 (en) 2014-03-18 2014-03-18 Method for short-range radar location

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2559828C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5337057A (en) * 1993-07-12 1994-08-09 Alliedsignal Inc. Non-linear radar range scale display arrangement
WO1998034129A1 (en) * 1997-01-29 1998-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Radar distance meter
RU2163743C2 (en) * 1999-05-12 2001-02-27 Закрытое акционерное общество "АРГУС-СПЕКТР" Transceiver module of burglar-alarm radio-wave doppler channel
RU2189055C2 (en) * 2000-01-20 2002-09-10 Кошуринов Евгений Иванович Transceiver of homodyne radar
US20070075894A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Lockheed Martin Corporation RF Pulse Shaping By Incremental Amplifier Turn On and Off
RU118129U1 (en) * 2011-12-02 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) RADAR FOR NEAR RADAR
RU2480783C1 (en) * 2011-11-24 2013-04-27 Владимир Иванович Симонов Method for radiolocation of non-linear-inertial objects
JP2014006123A (en) * 2012-06-22 2014-01-16 Toyota Motor Corp Object detection device, information processing device, and object detection method

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5337057A (en) * 1993-07-12 1994-08-09 Alliedsignal Inc. Non-linear radar range scale display arrangement
WO1998034129A1 (en) * 1997-01-29 1998-08-06 Siemens Aktiengesellschaft Radar distance meter
RU2163743C2 (en) * 1999-05-12 2001-02-27 Закрытое акционерное общество "АРГУС-СПЕКТР" Transceiver module of burglar-alarm radio-wave doppler channel
RU2189055C2 (en) * 2000-01-20 2002-09-10 Кошуринов Евгений Иванович Transceiver of homodyne radar
US20070075894A1 (en) * 2005-10-04 2007-04-05 Lockheed Martin Corporation RF Pulse Shaping By Incremental Amplifier Turn On and Off
RU2480783C1 (en) * 2011-11-24 2013-04-27 Владимир Иванович Симонов Method for radiolocation of non-linear-inertial objects
RU118129U1 (en) * 2011-12-02 2012-07-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) RADAR FOR NEAR RADAR
JP2014006123A (en) * 2012-06-22 2014-01-16 Toyota Motor Corp Object detection device, information processing device, and object detection method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАРТАШОВ В.Г. и др. Сплит-сигнал, его характеристики и методы обработки. Ж. "Радиотехника", 2009, N1. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107422323B (en) bistatic SAR non-interrupt phase synchronization method and device and equipment thereof
CN201716414U (en) Target detection device
JP7179768B2 (en) Method and apparatus for characterizing user platform environment
US11867828B2 (en) Frequency modulated signal cancellation in variable power mode for radar applications
RU2641727C1 (en) Method of primary impulse-doppler range-finding of targets against background of narrow-band passive jamming
CN101470202A (en) Pulse Doppler radar system and its signal processing method
JP2001526771A (en) Material transmission imaging radar
JPH04254781A (en) Radar altimeter of aircraft having multiple tracking ability
US20150192665A1 (en) Method and apparatus of generating signals from multi-site radars using the same channel
CN103048657A (en) Radar target detecting method
RU2559828C1 (en) Method for short-range radar location
JP2019105601A (en) Rader system and radar signal processing method for the same
RU2685702C1 (en) Method for determining the distance to the surface of earth
RU2449310C2 (en) Radar meter of low heights
RU2296346C2 (en) Mode of measuring distance in pulse-doppler radar stations
RU2510685C2 (en) Synthetic-aperture and quasicontinuous radiation radar station
US20210373157A1 (en) Ambiguity Mitigation for FMCW Lidar System
Kulpa et al. Passive radar: From target detection to imaging
KR101634455B1 (en) Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same
RU2742461C1 (en) Method of primary range-finding of pulsed-doppler rs targets with low pulse ratio of probing transmissions
KR20200109648A (en) Method and apparatus for reducing mutual interference of FMCW radar
Wang et al. Bistatic ISAR imaging based on BP algorithm
Samczynski et al. Non iterative map-drift technique
RU2530808C1 (en) Method for determining coordinates of targets, and complex for its implementation
RU2577845C1 (en) Method and device for tracking targets at long distances