RU2605433C1 - Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation - Google Patents
Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605433C1 RU2605433C1 RU2015131253/07A RU2015131253A RU2605433C1 RU 2605433 C1 RU2605433 C1 RU 2605433C1 RU 2015131253/07 A RU2015131253/07 A RU 2015131253/07A RU 2015131253 A RU2015131253 A RU 2015131253A RU 2605433 C1 RU2605433 C1 RU 2605433C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angular
- angular coordinate
- output
- coefficients
- antenna
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/143—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction by vectorial combination of signals derived from differently oriented antennae
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемые технические решения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для измерения угловой координаты объектов.The proposed technical solutions relate to the field of radar and can be used to measure the angular coordinates of objects.
Известен способ измерения угловой координаты объекта в процессе обзора пространства импульсной радиолокационной станцией (РЛС), включающий излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от объекта сигналов, измерение их параметров, обнаружение в принятых сигналах пачек импульсов, вычисление угловой координаты объекта (Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1968, стр. 109).A known method of measuring the angular coordinate of an object during a space survey of a pulsed radar station (radar), including the emission of sounding signals, receiving signals reflected from the object, measuring their parameters, detecting bursts of pulses in the received signals, calculating the angular coordinate of the object (Samsonenko S.V. Digital methods for optimal processing of radar signals. - M.: Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1968, p. 109).
Известна радиолокационная станция, реализующая указанный способ измерения координаты объекта (Самсоненко С.В. Цифровые методы оптимальной обработки радиолокационных сигналов. - М.: Военное издательство Министерства обороны СССР, 1968, стр. 110, рис. 4.23).Known radar station that implements the specified method of measuring the coordinates of the object (Samsonenko S.V. Digital methods for optimal processing of radar signals. - M .: Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, 1968, p. 110, Fig. 4.23).
Известная радиолокационная станция содержит последовательно соединенные антенну, радиоприемное устройство, устройство обнаружения сигнала, включающее пороговое устройство, вычислитель, а также датчик текущей угловой координаты, вход которого соединен с координатным выходом антенны, а выход - со входом вычислителя.A known radar station contains a series-connected antenna, a radio receiving device, a signal detection device including a threshold device, a computer, and a current angular coordinate sensor, the input of which is connected to the coordinate output of the antenna, and the output to the input of the computer.
В известном способе измерения угловой координаты объекта и устройстве, реализующем данный способ, за угловую координату объекта θ берут среднее арифметическое двух отсчетов - начала (θн) и конца (θк) пачки импульсов сигналов по измеряемой координате:In the known method for measuring the angular coordinate of an object and a device that implements this method, the arithmetic average of two samples is taken as the angular coordinate of the object θ - the beginning (θ n ) and the end (θ k ) of the signal pulse train along the measured coordinate:
θ=(θн+θк)/2θ = (θ n + θ k ) / 2
Недостатком известных способа и устройства является низкая точность измерения угловой координаты. Это связано с тем, что в них не учитывается неравномерность уровней сигналов в пачке импульсов принятых сигналов.A disadvantage of the known method and device is the low accuracy of measuring the angular coordinate. This is due to the fact that they do not take into account the unevenness of signal levels in the pulse train of received signals.
Наиболее близким к предлагаемому способу измерения угловой координаты объекта является способ по патенту RU 2426147 С2 от 07.07.2009, включающий излучение зондирующих сигналов, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание уровней принятых сигналов Ai и угловых координат θi луча, соответствующих принятым сигналам, обнаружение пачек импульсов принятых сигналов {Ai, θi} i=1…M, где М - число импульсов пачки, определение угловой координаты объекта, отличающийся тем, что определение угловой координаты объекта осуществляют путем обработки обнаруженных пачек импульсов принятых сигналов, следующим образом: из значений угловых координат {θi} луча формируют матрицу 〈P〉, имеющую М строк и три столбца следующей структурыClosest to the proposed method for measuring the angular coordinate of an object is the method according to patent RU 2426147 C2 dated 07.07.2009, including the emission of sounding signals, receiving and detecting signals reflected from the object, measuring and storing the levels of received signals A i and the angular coordinates θ i of the beam corresponding to received signals, the detection of bursts of pulses of the received signals {A i , θ i } i = 1 ... M, where M is the number of bursts of the packet, determining the angular coordinate of the object, characterized in that the angular coordinates of the object are determined by processing the detected bursts of pulses of the received signals, as follows: from the values of the angular coordinates {θ i } of the beam, a matrix 〈P〉 is formed having M rows and three columns of the following structure
, ,
определяют вектор , образованный тремя искомыми коэффициентами a 0, a 1, a 2 параболической аппроксимации огибающей пачки импульсов принятых сигналов , как решение трех алгебраических уравнений: , где , ; , где - транспонированная матрица ;define vector formed by the three desired coefficients a 0 , a 1 , a 2 of the parabolic approximation of the envelope of the packet of pulses of the received signals as a solution to three algebraic equations: where , ; where - transposed matrix ;
- M-мерный вектор амплитуд сигналов пачки; - M-dimensional vector of the amplitudes of the signals of the packet;
A1, A2, …Ai, …AM - амплитуды сигналов пачки;A 1 , A 2 , ... A i , ... A M are the amplitudes of the packet signals;
после чего определение угловой координаты объекта осуществляют в соответствии с формулой: , где - измеренная угловая координата объекта.after which the determination of the angular coordinate of the object is carried out in accordance with the formula: where - measured angular coordinate of the object.
Радиолокационная станция, реализующая этот способ, содержит передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, пороговое устройство, синхронизатор, блок оценки угловых координат, при этом выход передатчика соединен со входом антенного переключателя, вход/выход которого соединен с антенной, выход антенного переключателя соединен со входом порогового устройства, выход порогового устройства и координатный выход антенны соединены соответственно с первым и вторым входами блока оценки угловых координат, первый и второй выходы синхронизатора соединены с синхровходами передатчика и блока оценки угловых координат соответственно, при этом блок оценки угловых координат включает запоминающее устройство обнаруженных сигналов, блок обнаружения пачек импульсов принятых сигналов и вычислитель, причем первый и второй входы запоминающего устройства обнаруженных сигналов являются первым и вторым входами блока оценки угловых координат соответственно, M выходов запоминающего устройства обнаруженных сигналов соединены с M входами блока обнаружения пачек импульсов принятых сигналов, выходы которого соединены со входами блока определения мощности сигнала, соответствующего расположению объекта на направлении максимума луча. Выходы этого блока соединены со входами вычислителя, выход вычислителя является выходом блока оценки угловых координат.A radar station that implements this method comprises a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver, a threshold device, a synchronizer, an angular coordinate estimation unit, the output of the transmitter being connected to the input of the antenna switch, the input / output of which is connected to the antenna, the output of the antenna switch is connected to the input of the threshold device, the output of the threshold device and the coordinate output of the antenna are connected respectively to the first and second inputs of the block for estimating angular coordinates, the first and second outputs of the synchronization the congestion are connected to the synchro inputs of the transmitter and the block for estimating the angular coordinates, respectively, while the block for estimating the angular coordinates includes a memory for the detected signals, a unit for detecting bursts of pulses of the received signals and a computer, the first and second inputs of the memory for the detected signals being the first and second inputs of the block for evaluating the angular coordinates coordinates, respectively, the M outputs of the memory of the detected signals are connected to the M inputs of the detection unit of the bursts of pulses received channels, the outputs of which are connected to the inputs of the unit for determining the signal power corresponding to the location of the object in the direction of the maximum beam. The outputs of this block are connected to the inputs of the calculator, the output of the calculator is the output of the block for evaluating the angular coordinates.
Недостатком наиболее близких способа и устройства является низкое быстродействие при оценке угловых координат и значительный объем занимаемой оперативной памяти процессора, связанные с обработкой и хранением массивов чисел с плавающей запятой.The disadvantage of the closest method and device is the low speed when evaluating the angular coordinates and a significant amount of occupied RAM of the processor associated with the processing and storage of arrays of floating point numbers.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.The invention is aimed at eliminating these disadvantages.
Решаемой задачей (техническим результатом) является повышение быстродействия при оценке угловой координаты и сокращение необходимого объема оперативной памяти процессора.The problem to be solved (technical result) is to increase performance when evaluating the angular coordinate and reduce the required amount of processor RAM.
Указанный технический результат в способе измерения угловой координаты объекта, включающем излучение зондирующих сигналов, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание амплитуд принятых сигналов {Am} и угловых координат {θm} антенны, соответствующих принятым сигналам, обнаружение пачки импульсов принятых сигналов {Am, θm} m=1…M, где М - число импульсов пачки, формирование огибающей пачки импульсов принятых сигналов, достигается тем, что запоминают угловую координату θ1 антенны, соответствующую первому импульсу пачки принятых сигналов, определяют значение углового дискрета Δθ как угол поворота антенны за период повторения зондирующих сигналов, определяют коэффициенты a 0, a 1 и a 2 полинома второй степени из условия аппроксимации амплитуд импульсов пачки принятых сигналов A(θm)≅Am, после чего угловую координату объекта θоб вычисляют по формулеThe specified technical result in a method for measuring the angular coordinate of an object, including the emission of sounding signals, receiving and detecting signals reflected from the object, measuring and storing the amplitudes of the received signals {A m } and the angular coordinates {θ m } of the antenna corresponding to the received signals, detecting a packet of pulses received signals {A m , θ m } m = 1 ... M, where M is the number of bursts of the packet, the formation of the envelope of the burst of pulses of the received signals is achieved by storing the angular coordinate θ 1 of the antenna corresponding to the first imp packs of received signals, determine the value of the angular discrete Δθ as the angle of rotation of the antenna for the repetition period of the probing signals, determine the coefficients a 0 , a 1 and a 2 polynomials of the second degree from the condition for approximating the amplitudes of the pulses of the packet of received signals A (θ m ) ≅A m , after which the angular coordinate of the object θ ob is calculated by the formula
При этом может использоваться любой из известных алгоритмов полиномиального приближения, включая итерационные или поисковые [см., например, Ю.Ю. Тарасевич. Численные методы на Mathcad′e. Учебное пособие. Астрахань, Астраханский гос. пед. ун-т, 2000, - 70 с или Лоран, П.Ж. Аппроксимация и оптимизация. - М.: Мир, 1975. - С. 496.].In this case, any of the well-known polynomial approximation algorithms can be used, including iterative or search ones [see, for example, Yu. Yu. Tarasevich. Numerical methods on Mathcad′e. Tutorial. Astrakhan, Astrakhan state. ped un-t, 2000, - 70 s or Laurent, P.Zh. Approximation and optimization. - M .: Mir, 1975. - S. 496.].
В предлагаемом способе осуществляют переход от абсолютной угловой координаты θ к относительной координате τ=(θ-θ1)/Δθ (см. фиг. 1), при которой угловым координатам θm импульсов пачки соответствуют целочисленные отсчеты τm=(θm-θ1)/Δθ=m-1. Благодаря этому, вычисление аппроксимирующего полинома A(θ) связано с операциями над целыми числами (точнее, целочисленными матрицами), которые выполняются быстрее и требуют меньше оперативной памяти.In the proposed method, the transition from the absolute angular coordinate θ to the relative coordinate τ = (θ-θ 1 ) / Δθ (see Fig. 1), in which the angular coordinates θ m of the burst pulses correspond to integer samples τ m = (θ m -θ 1 ) / Δθ = m-1. Due to this, the calculation of the approximating polynomial A (θ) is associated with operations on integers (more precisely, integer matrices), which are faster and require less RAM.
Искомые коэффициенты a 1 и a 2 полинома A(θ) могут определять следующим образом: формируют целочисленную квадратную матрицу третьего порядка <L>=<P>T<P>, где <Р> - целочисленная матрица из М строк и трех столбцов следующей структурыThe desired coefficients a 1 and a 2 of the polynomial A (θ) can be determined as follows: form a third-order integer square matrix <L> = <P> T <P>, where <P> is an integer matrix of M rows and three columns of the following structure
, ,
а <Р>T - транспонированная матрица <Р>, амплитуды принятых сигналов {Am} преобразуют в вектор-столбец из трех коэффициентов , , и определяют коэффициенты a 0, a 1 и a 2 в результате решения системы линейных алгебраических уравнений третьего порядкаand <P> T is the transposed matrix <P>, the amplitudes of the received signals {A m } are converted into a column vector of three coefficients , , and determine the coefficients a 0 , a 1 and a 2 as a result of solving a system of linear algebraic equations of the third order
Такой алгоритм поиска коэффициентов a 0, a 1 и a 2 полинома A(θ) соответствует наилучшему среднеквадратичному приближению, т.е. минимуму суммы квадратов отклонений [см., например, Ю.Ю. Тарасович. Численные методы на Mathcad′e. Учебное пособие. Астрахань, Астраханский гос. пед. ун-т, 2000, - 70 с]. Операции с целочисленными матрицами <Р> и <L> требуют существенно меньших временных затрат, чем операции с аналогичными по структуре матрицами чисел с плавающей запятой (по прототипу).Such an algorithm for searching the coefficients a 0 , a 1 and a 2 of the polynomial A (θ) corresponds to the best mean-square approximation, i.e. minimum sum of squared deviations [see, for example, Yu.Yu. Tarasovich. Numerical methods on Mathcad′e. Tutorial. Astrakhan, Astrakhan state. ped un-t, 2000, - 70 s]. Operations with integer matrices <P> and <L> require significantly less time than operations with matrices with similar structure of floating point numbers (according to the prototype).
В способе измерения угловой координаты объекта коэффициенты a 1 и a 2 полинома A(θ) могут определять следующим образом: формируют целочисленную квадратную матрицу второго порядка <L>, коэффициенты которой вычисляют по формулам L11=(M-1)М(2М-1)/6, L22=(M-1)М(2M-1)(3M2-3M-1)/30, L12=L21=((M-1)M/2)2, где М - число импульсов пачки, амплитуды принятых сигналов {Am} преобразуют в вектор-столбец из двух коэффициентов , , где A1 - амплитуда первого импульса пачки, и определяют коэффициенты a 1 и a 2 в результате решения системы линейных алгебраических уравнений второго порядкаIn the method of measuring the angular coordinate of an object, the coefficients a 1 and a 2 of the polynomial A (θ) can be determined as follows: form a second-order integer square matrix <L>, the coefficients of which are calculated by the formulas L 11 = (M-1) M (2M-1 ) / 6, L 22 = (M-1) M (2M-1) (3M 2 -3M-1) / 30, L 12 = L 21 = ((M-1) M / 2) 2 , where M is the number of burst pulses, the amplitudes of the received signals {A m } are converted into a column vector of two coefficients , , where A 1 is the amplitude of the first pulse of the packet, and the coefficients a 1 and a 2 are determined as a result of solving the system of linear algebraic equations of the second order
Суть этого состоит в том, что вводится система отсчета амплитуд, начало которой привязано к амплитуде первого импульса (см. фиг. 1). Тогда коэффициент a 0 аппроксимирующей параболы тождественно равен нулю, и число искомых коэффициентов сокращается до двух. Кроме того, элементы матрицы <L> являются суммами степеней целых чисел, для которых известны явные выражения [Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. - М.: Наука. Главная редакция физмат. литературы, 1981. с. 160]The essence of this is that an amplitude reference system is introduced, the beginning of which is tied to the amplitude of the first pulse (see Fig. 1). Then the coefficient a 0 of the approximating parabola is identically equal to zero, and the number of required coefficients is reduced to two. In addition, the elements of the matrix <L> are the sums of the degrees of integers for which explicit expressions are known [Mathematics Handbook for Engineers and Technical University Students. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. - M .: Science. The main edition of the Physics and Mathematics. literature, 1981. p. 160]
Σm2=(M-1)M(2М-1)/6, Σm3=(M-1)М(2М-1)(3М2-3М-1)/30, Σm4=((М-1)М/2)2.Σm 2 = (M-1) M (2M-1) / 6, Σm 3 = (M-1) M (2M-1) (3M 2 -3M-1) / 30, Σm 4 = ((M-1 ) M / 2) 2 .
Определение отношения коэффициентов а 1 и а 2 в (1) могут осуществлять следующим образом: в соответствии с п. 3 вычисляют коэффициенты матрицы <L>: L11=(M-1)М(2М-1)/6, L22=(M-1)M(2M-1)(3M2-3M-1)/30, L12=L21=((M-1)M/2)2, где M - число импульсов пачки, и два коэффициента вектора b: , , после чего значение а 1/а 2 определяют следующим образомThe determination of the ratio of the coefficients a 1 and a 2 in (1) can be carried out as follows: in accordance with
Дело в том, что в соответствии с правилом Крамера [Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. - М.: Наука. Главная редакция физмат, литературы, 1981. с. 192] искомые неизвестные системы уравнений (3) определяются отношениями алгебраических дополнений к определителю системы. Но поскольку нас интересуют не сами искомые переменные а 1 и а 2, а их отношение, то оно дается отношением алгебраических дополнений (4). Тем самым сокращается объем вычислений.The fact is that in accordance with the rule of Cramer [Handbook of mathematics for engineers and students of technical colleges. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. - M .: Science. Main editorship of fizmat, literature, 1981. p. 192] the unknown unknown systems of equations (3) are determined by the relations of algebraic complements to the determinant of the system. But since we are not interested in the sought variables a 1 and a 2 themselves, but in their ratio, it is given by the ratio of algebraic complements (4). This reduces the amount of computation.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
На фиг. 1 изображена пачка импульсов, системы координат и параболическая огибающая пачки, иллюстрирующие суть заявляемого способа.In FIG. 1 shows a burst of pulses, a coordinate system and a parabolic envelope of the burst, illustrating the essence of the proposed method.
На фиг. 2 изображена блок-схема РЛС, реализующая заявляемый способ измерения угловых координат.In FIG. 2 shows a block diagram of a radar that implements the inventive method of measuring angular coordinates.
На фиг. 3 представлена структурная схема блока обнаружения пачек импульсов.In FIG. 3 is a structural diagram of a pulse burst detection unit.
На фиг. 4 представлена структурная схема вычислителя коэффициентов параболической аппроксимации пачек импульсов.In FIG. 4 is a structural diagram of a calculator for the coefficients of parabolic approximation of pulse packets.
На фиг. 5 представлен алгоритм работы блока оценки угловой координаты объекта.In FIG. 5 shows the algorithm of the unit for estimating the angular coordinate of an object.
На фиг. 6 представлены скриншоты MathCad-программы обработки несимметричной пачки из четырех импульсов по прототипу и по трем вариантам заявляемого способа, подтверждающие идентичность получаемых результатов.In FIG. 6 shows screenshots of the MathCad program for processing an asymmetric burst of four pulses according to the prototype and in three variants of the proposed method, confirming the identity of the results.
Радиолокационная станция для осуществления предлагаемого способа представлена на фиг. 2 и содержит передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4, пороговое устройство 5, синхронизатор 6, датчик углового дискрета импульсов пачки 7, блок 8 оценки угловой координаты, при этом выход передатчика 1 соединен с первым входом антенного переключателя 2, вход/выход которого соединен с антенной 3, выход антенного переключателя 2 подключен к последовательно соединенным приемнику 4 и пороговому устройству 5, выход порогового устройства 5 и координатный выход антенны 3 соединены соответственно с первым 81 и вторым 82 входами блока 8 оценки угловой координаты, первый и второй выходы синхронизатора соединены с входом запуска передатчика и третьим входом 83 синхронизации блока 8 оценки угловой координаты, который содержит запоминающее устройство 9 обнаруженных сигналов, блок 10 обнаружения пачек импульсов, вычислитель 11 коэффициентов параболической огибающей пачки импульсов, причем к вычислителю 11 подключен вычислитель 12 отношения a 1/a 2, а также вычислитель 13 угловой координаты объекта, три входа которого соединены соответственно с выходами вычислителя 13, селектора 14 угловой координаты первого импульса пачки и датчика 7 углового дискрета импульсов пачки, причем первый и второй входы запоминающего устройства 9 обнаруженных сигналов являются соответственно первым 81 и вторым 82 входами блока 8 оценки угловой координаты, M выходов запоминающего устройства 9 обнаруженных сигналов соединены с входами блока 10 обнаружения пачек импульсов, M выход которого соединены с входами вычислителя 11 коэффициентов параболической огибающей пачки импульсов соответственно, выход вычислителя 13 угловой координаты является выходом блока 8 оценки угловой координаты.The radar station for implementing the proposed method is presented in FIG. 2 and contains a transmitter 1, an antenna switch 2, an antenna 3, a receiver 4, a threshold device 5, a synchronizer 6, an angular discrete impulse sensor of a burst 7, an angular coordinate estimator 8, while the output of the transmitter 1 is connected to the first input of the antenna switch 2, the input / the output of which is connected to the antenna 3, the output of the antenna switch 2 is connected to the receiver 4 and the threshold device 5 connected in series, the output of the threshold device 5 and the coordinate output of the antenna 3 are connected respectively to the first 8 1 and second 8 2 inputs of block 8 estimates of the angular coordinate, the first and second outputs of the synchronizer are connected to the trigger input of the transmitter and the third synchronization input 8 3 of the angular coordinate estimation unit 8, which contains a memory 9 of the detected signals, a pulse packet detection unit 10, a calculator 11 of the coefficients of the parabolic envelope of the pulse train, and the calculator 11 is connected to the calculator 12 of the ratio a 1 / a 2 , as well as the calculator 13 of the angular coordinate of the object, the three inputs of which are connected respectively with the outputs of the calculator 13, selector 1 4 angular coordinates of the first pulse of the burst and the sensor 7 of the angular discrete pulses of bursts, the first and second inputs of the memory device 9 of the detected signals are respectively the first 8 1 and second 8 2 inputs of the block 8 estimates the angular coordinate, M outputs of the memory 9 of the detected signals are connected to the inputs unit 10 detection of bursts of pulses, the M output of which is connected to the inputs of the calculator 11 of the coefficients of the parabolic envelope of the burst of pulses, respectively, the output of the calculator 13 of the angular coordinate is I evaluation output unit 8, the angular coordinate.
Технический результат достигается за счет того, что введены датчик углового дискрета импульсов пачки 7, в блок оценки угловой координаты дополнительно введены селектор угловой координаты первого импульса 14, вычислитель отношения а 1/а 2 12, выход датчика углового дискрета импульсов пачки 7 соединен с четвертым входом блока оценки угловой координаты 8, выход синхронизатора 6 и координатный выход антенны соединены с первым и вторым входами датчика углового дискрета импульсов пачки 7 соответственно, два выхода вычислителя коэффициентов параболической огибающей пачек импульсов 11 соединены с двумя входами вычислителя отношения а 1/а 2 12 соответственно, выход вычислителя отношения a 1/a 2 12 соединен с первым входом вычислителя угловой координаты 13, выход селектора угловой координаты первого импульса пачки 14 соединен со вторым входом вычислителя угловой координаты 13, первый выход блока обнаружения пачек импульсов 10 соединен с входом селектора угловой координаты первого импульса 14.The technical result is achieved due to the fact that the angular
Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.The radar station can be performed using the following functional elements.
Передатчик 1 - импульсного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - M., 1967, с. 278).Transmitter 1 - pulse type (Handbook of the basics of radar technology. - M., 1967, p. 278).
Антенный переключатель 2 - может быть выполнен на циркуляторе (Справочник по основам радиолокационной техники. - М., 1967, с. 146-147).Antenna switch 2 - can be performed on the circulator (Reference on the basics of radar technology. - M., 1967, S. 146-147).
Антенна 3 - зеркальная антенна с приводом для механического вращения или фазированная антенная решетка с электронным сканированием (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника. Т. 2. - М.: Сов. радио, 1977, с. 132-138).Antenna 3 - a mirror antenna with a drive for mechanical rotation or a phased antenna array with electronic scanning (Handbook on radar. Edited by M. Skolnik. T. 2. - M .: Sov. Radio, 1977, S. 132-138).
Приемник 4 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. - М, 1967, с. 343-344).Receiver 4 - superheterodyne type (Handbook on the basics of radar technology. - M, 1967, S. 343-344).
Цифровые элементы: запоминающее устройство обнаруженных сигналов 9 может быть выполнено на стандартных микросхемах (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Т.В. Тарабрина. - М.: Радио и связь, 1984).Digital elements: a storage device for the detected
Блок обнаружения пачек импульсов 10 (фиг. 3) не отличается от соответствующего блока прототипа и включает запоминающее устройство весовых коэффициентов 15, вычислитель 16, устройство сравнения с порогом 17 и ключ 18 и может быть построен на основе известных элементов цифровой обработки (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Советское радио, 1974, стр. 38-40, рис. 1.11).The unit for detecting bursts of pulses 10 (Fig. 3) does not differ from the corresponding block of the prototype and includes a
Вычислитель коэффициентов параболической аппроксимации 11, структурная схема которого представлена на фиг. 4, может быть реализован на программируемых логических интегральных микросхемах, например, серии Л1879ВМ1 или TMS320C6711 (фирмы "Texas Instruments Inc.")The coefficient calculator of the
Вычислитель угловой координаты 13 и вычислитель коэффициентов параболической огибающей пачек импульсов 11 реализуют вычисления в соответствии с формулами заявляемого способа и выполняются на основе программируемого микропроцессора, например, серии Л1879ВМ1. На фиг 5 показан алгоритм работы блока оценки угловой координаты 8.The calculator of the angular coordinate 13 and the calculator of the coefficients of the parabolic envelope of the
Датчик углового дискрета импульсов пачки 7 построен на основе сдвигового регистра КР1533ИР8 (Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для вузов. - СПб.: Политехника, 1996. - С. 600. - 885 с.).The sensor of angular discretization of
Работа заявляемой РЛС и осуществление заявляемого способа измерения угловой координаты объекта происходит следующим образом. В передатчике 1 по импульсам синхронизатора 5 (импульсам синхронизации) формируются зондирующие сигналы, которые в процессе обзора пространства с помощью антенны 3 излучаются в пространство. Отраженные от объекта сигналы принимаются антенной 3, поступают в приемник 4. С координатного выхода антенны 3 и по командам синхронизатора 6 в датчике углового дискрета импульсов пачки формируется значение углового дискрета Δθ, как угол поворота антенны за период повторения зондирующих сигналов, который поступает на вход вычислителя угловой координаты 14. С выхода приемника 4 сигналы поступают на вход порогового устройства 5, где сравниваются с порогом, который задается, исходя из допустимой вероятности ложных тревог. Сигналы, уровень которых превышает пороговый, проходят на выход порогового устройства 5. Обнаруженные сигналы с выхода порогового устройства 5 и сигналы, пропорциональные угловым координатам луча антенны 3, поступают в блок оценки угловой координаты 8. Значения мощности сигналов с соответствующими угловыми координатами {θm} антенны по мере движения антенны при обзоре пространства записываются в запоминающее устройство обнаруженных сигналов 9 и хранятся там. По командам с синхронизатора 6 из запоминающего устройства обнаруженных сигналов 9 извлекаются записанные в них данные и подаются в блок обнаружения пачек импульсов 10, где происходит обнаружение пачек импульсов. Уровни принятых сигналов {Am} и соответствующие принятым сигналам угловые координаты {θm} антенны поступают на первые M входов блока обнаружителя пачек импульсов 10, который аналогично прототипу из потока принятых сигналов выделяет пачки импульсов, отраженных от целей, в соответствии с принятыми в системе статистическими критериями начала и конца пачки. В селекторе угловой координаты первого импульса запоминают угловую координату θ1 антенны, соответствующую первому импульсу пачки принятых сигналов. В вычислителе коэффициентов параболической огибающей пачки импульсов осуществляются операции по вычислению коэффициентов а1 и а2, которые поступают в вычислитель отношения a1/a2 13, результаты которого обрабатываются в вычислителе угловой координаты 14 в соответствии с формулой (1) заявляемого способа и формируется оценка угловой координаты объекта.The operation of the claimed radar and the implementation of the proposed method for measuring the angular coordinates of the object is as follows. In the
Таким образом, заявляемые способ и устройство сочетают точность прототипа с сокращенным временем вычислений, благодаря переходу к формированию и обработке целочисленных матриц, а также благодаря дополнительной возможности применения замкнутых формул, заменяющих вычислительные операции по умножению и обращению матриц при решении системы уравнений. Кроме того, сокращается необходимый объем оперативной памяти процессора.Thus, the inventive method and device combine the accuracy of the prototype with a reduced calculation time, due to the transition to the formation and processing of integer matrices, as well as due to the additional possibility of using closed formulas that replace the computational operations of multiplying and inverting matrices when solving a system of equations. In addition, the required amount of RAM is reduced.
Claims (5)
1. A method of measuring the angular coordinate of an object, including the emission of sounding signals, receiving and detecting signals reflected from the object, measuring and storing the amplitudes of the received signals {A m } and the angular coordinates {θ m } of the antenna corresponding to the received signals, detecting a packet of pulses of the received signals { A m, θ m} m = 1 ... M, where M - the number of bursts, the burst envelope shaping the received signals, characterized in that the stored angular coordinate θ 1 of the antenna corresponding to a first pulse burst of the received signals, op edelyayut value of the angular increment Δθ as the rotation angle of the antenna for the repetition period of the probing signals, determine the coefficients a 0, a 1 and a 2 second-degree polynomial from the condition for approximating the amplitudes of the pulses of a packet of received signals then the angular coordinate of the object θ about is calculated by the formula
,
а <P>T - транспонированная матрица <P>, амплитуды принятых сигналов {Am} преобразуют в вектор-столбец из трех коэффициентов , , и определяют коэффициенты а 0, a 1 и a 2 в результате решения системы линейных алгебраических уравнений третьего порядка
2. The method of measuring the angular coordinate of an object according to claim 1, characterized in that the coefficients a 0 , a 1 and a 2 of the polynomial A (θ) are determined as follows: form an integer square matrix of the third order <L> = <P> T <P >, where <P> is an integer matrix of M rows and three columns of the following structure:
,
and <P> T is the transposed matrix <P>, the amplitudes of the received signals {A m } are converted into a column vector of three coefficients , , and determine the coefficients a 0 , a 1 and a 2 as a result of solving a system of linear algebraic equations of the third order
3. The method of measuring the angular coordinate of an object according to claim 1, characterized in that the coefficients a 1 and a 2 of the polynomial A (θ) of the received signals are determined as follows: form a second-order integer square matrix <L>, the coefficients of which are calculated by the formulas L 11 = (M-1) M (2M-1) / 6, L 22 = (M-1) M (2M-1) (3M 2 -3M-1) / 30, L 12 = L 21 = ((M- 1) M / 2) 2 , where M is the number of bursts of the burst, the amplitudes of the received signals {A m } are converted into a column vector of two coefficients , where A 1 - the amplitude of the first pulse of the pack, and determine the coefficients a 1 and a 2 as a result of solving a system of linear algebraic equations of the second order
4. The method of measuring the angular coordinate of an object according to claim 3, characterized in that the ratio of the coefficients a 1 and a 2 in (1) is determined as follows:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131253/07A RU2605433C1 (en) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015131253/07A RU2605433C1 (en) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605433C1 true RU2605433C1 (en) | 2016-12-20 |
Family
ID=58697398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015131253/07A RU2605433C1 (en) | 2015-07-27 | 2015-07-27 | Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605433C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5166689A (en) * | 1991-11-25 | 1992-11-24 | United Technologies Corporation | Azimuth correction for radar antenna roll and pitch |
RU2093855C1 (en) * | 1994-06-23 | 1997-10-20 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Method of measurement of angular coordinates in systems with superscanning |
EP1500952A2 (en) * | 2003-07-22 | 2005-01-26 | Robert Bosch Gmbh | Method of direction detemination for multiple target situations for multi-lobe monopulse radar |
RU2274874C1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Method of measurement of angular coordinate of object and radar station for realization |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
RU2402034C1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method |
RU2426147C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Method of measuring angular coordinate of object (versions) and radar to this end |
-
2015
- 2015-07-27 RU RU2015131253/07A patent/RU2605433C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5166689A (en) * | 1991-11-25 | 1992-11-24 | United Technologies Corporation | Azimuth correction for radar antenna roll and pitch |
RU2093855C1 (en) * | 1994-06-23 | 1997-10-20 | Ростовское высшее военное командно-инженерное училище ракетных войск им.Главного Маршала артиллерии Неделина М.И. | Method of measurement of angular coordinates in systems with superscanning |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
EP1500952A2 (en) * | 2003-07-22 | 2005-01-26 | Robert Bosch Gmbh | Method of direction detemination for multiple target situations for multi-lobe monopulse radar |
RU2274874C1 (en) * | 2004-08-26 | 2006-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Method of measurement of angular coordinate of object and radar station for realization |
RU2402034C1 (en) * | 2009-05-04 | 2010-10-20 | Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method |
RU2426147C2 (en) * | 2009-07-07 | 2011-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева | Method of measuring angular coordinate of object (versions) and radar to this end |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2510861C1 (en) | Method for radar determination of time of end of active phase of ballistic trajectory | |
EP2666032B1 (en) | Methods and arrangements for detecting weak signals | |
WO2015173891A1 (en) | Radar device | |
US9213100B1 (en) | Bearing-only tracking for horizontal linear arrays with rapid, accurate initiation and a robust track accuracy threshold | |
RU2524208C1 (en) | Method for radar detection of manoeuvre of ballistic target on passive trajectory section | |
CN105425231A (en) | Multi-sensor multi-target positioning method based on layered projection and Taylor expansion | |
JP5606151B2 (en) | Radar equipment | |
Jia et al. | Multistatic sonar localization with a transmitter | |
JP6215543B2 (en) | Radar equipment | |
Clemente et al. | Approximation of the bistatic slant range using Chebyshev polynomials | |
CN106569180A (en) | DOA estimation algorithm based on Prony method | |
RU2605433C1 (en) | Method of measuring of angular coordinate of an object and radar station for its implementation | |
RU2545068C1 (en) | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals | |
RU2291466C1 (en) | Mode of measuring an object's angular coordinates and a radar station for its realization | |
RU2694235C1 (en) | Method for regular detection of useful radio signals | |
US11480678B2 (en) | System and method for calculating a binary cross-correlation | |
RU2362182C1 (en) | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation | |
Tohidi et al. | Compressive sensing in MTI processing | |
RU2426147C2 (en) | Method of measuring angular coordinate of object (versions) and radar to this end | |
RU2406098C1 (en) | Method of determining slant distance to moving target using minimum number of bearings | |
RU2674248C2 (en) | One-position correlation goniometric method for determining coordinates of location of radio emission sources | |
RU2615784C1 (en) | Method and device for radar detection of ballistic facility manoeuvre by sampling of range squares | |
RU2647495C1 (en) | Multiplicative difference-relative method for determination of coordinates of position of pulsed radio-frequency source | |
Van Doan et al. | The effectivity comparison of TDOA analytical solution methods | |
ES2544581A1 (en) | Method and apparatus for the detection of distance, speed and direction of objects (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180728 |