RU2608748C1 - Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления - Google Patents

Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления Download PDF

Info

Publication number
RU2608748C1
RU2608748C1 RU2015136913A RU2015136913A RU2608748C1 RU 2608748 C1 RU2608748 C1 RU 2608748C1 RU 2015136913 A RU2015136913 A RU 2015136913A RU 2015136913 A RU2015136913 A RU 2015136913A RU 2608748 C1 RU2608748 C1 RU 2608748C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signal
channel
difference
outputs
group
Prior art date
Application number
RU2015136913A
Other languages
English (en)
Inventor
Александр Викторович Богданов
Олег Валерьевич Васильев
Михаил Игоревич Каневский
Евгений Сергеевич Колесников
Алексей Алексеевич Лавров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы"
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 Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" filed Critical Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы"
Priority to RU2015136913A priority Critical patent/RU2608748C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2608748C1 publication Critical patent/RU2608748C1/ru

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
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • 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
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/581—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G01S13/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
    • 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
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/91—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control
    • G01S13/92—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for traffic control for velocity measurement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способам и устройствам обработки радиолокационных (РЛ) сигналов в радиолокационных станциях (РЛС) и может быть использовано для измерения скорости полета воздушного объекта (ВО). Достигаемый технический результат – расширение функциональных возможностей. Способ заключается в параллельном приеме и обработке отраженных от ВО сигналов в трех приемных каналах - суммарном, вертикальном разностном и горизонтальном разностном, в каждом из которых РЛ сигнал усиливают, когерентно детектируют, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал с одинаковым номером дальностного канала во всех трех приемных каналах, в каждом из приемных каналов вычисляется спектр сигнала для выделенного канала дальности, осуществляется выбор вертикального или горизонтального разностного канала приема РЛ сигнала в качестве измерительного на основе измерения средних значений амплитуд спектра сигнала на их выходах, вычисление разности этих амплитуд и вращения антенны вокруг оси излучения с излучением зондирующего РЛ сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала не достигнет максимального значения, моноимпульсным методом рассчитывают значение угла прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, по каждому спектральному отсчету с выхода выбранного разностного канала и суммарного канала методом линейного регрессионного анализа рассчитывают значения радиальной и тангенциальной составляющих скорости полета ВО в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу. РЛС для реализации способа содержит передатчик, три приемных канала - суммарный и два разностных канала в горизонтальной и вертикальной плоскости, каждый из которых содержит усилитель, когерентный детектор, устройство стробирования по дальности, аналого-цифровой преобразователь, вычислитель спектра сигнала, моноимпульсную антенно-фидерную систему, циркулятор, два измерителя средних значений амплитуд спектра сигнала, блок вычитания, анализатор разности амплитуд, коммутатор, вычислитель и блок управления антенной, определенным образом соединенные между собой. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способам и устройствам обработки радиолокационных (РЛ) сигналов в радиолокационных станциях (РЛС) и может быть использовано для измерения скорости полета воздушного объекта (ВО).
Известен способ измерения скорости воздушного объекта, заключающийся в формировании и излучении в пространство когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала, приеме отраженного от движущегося воздушного объекта РЛ сигнала, его последовательном преобразовании на промежуточные частоты, усилении, стробировании по дальности, преобразовании с выхода одного дальностного канала в цифровые квадратурные составляющие и вычислении по ним на основе процедуры быстрого преобразования Фурье (БПФ) спектра сигнала, а по нему - значения доплеровской частоты, обусловленной радиальной составляющей скорости полета воздушного объекта [1].
Известна РЛС, содержащая последовательно соединенные антенну, антенный переключатель, второй смеситель, предварительный усилитель промежуточной частоты, селектор дальности, усилитель промежуточной частоты и преобразователь частоты, а также усилитель мощности высокой частоты, модулятор, первый смеситель, гетеродин, кварцевый генератор, синхронизатор, фазовращатель, первый и второй фазовые детекторы (ФД), первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП), процессор БПФ и индикатор, причем первый выход синхронизатора соединен со вторым входом селектора дальности, второй выход через модулятор - с первым входом усилителя мощности высокой частоты, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя, выход гетеродина соединен со вторым входом усилителя мощности высокой частоты и первым входом первого смесителя, второй вход которого соединен с выходом кварцевого генератора, а выход - со вторым входом второго смесителя, второй и третий входы преобразователя частоты являются соответственно входами сигналов из канала углового сопровождения и его навигационного канала, первый выход соединен с первыми входами первого и второго ФД, второй выход - со вторым входом первого ФД и через фазовращатель - со вторым входом второго ФД, выходы первого и второго ФД соединены соответственно через первый и второй АЦП с первым и вторым входами процессора БПФ, выход которого соединен со входом индикатора [1].
Недостатком данных способа и РЛС является ограниченные их функциональные возможности, не позволяющие осуществить измерение совместно с радиальной скоростью полета ВО дополнительно и ее тангенциальной составляющей в горизонтальной или вертикальной плоскости.
Известен способ измерения скорости воздушного объекта, каковым может являться метеорологический объект, заключающийся в формировании суммарной диаграммы направленности (ДН) антенны на передачу и прием, формировании и излучении в пространство когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала, приеме отраженного от движущегося воздушного объекта РЛ сигнала и направлении его в суммарный приемный канал, в котором сигнал последовательно усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал, с его выхода сигнал преобразуют в цифровой код, вычисляют спектр сигнала в виде M отсчетов значений спектра сигнала с выхода выделенного канала дальности, вычислении по спектру сигнала среднего значения доплеровской частоты, обусловленной движением воздушного объекта, и вычислении по значению средней доплеровской частоты радиальной составляющей скорости движения воздушного объекта [2].
Известна РЛС, содержащая передатчик, антенно-фидерную систему с диаграммо-образующей схемой формирования суммарной диаграммой направленности антенны на излучение когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала и прием отраженного от воздушного объекта РЛ сигнала, циркулятор, вычислитель и суммарный приемный канал, состоящий из усилителя, когерентного детектора, устройства стробирования по дальности, АЦП и вычислителя спектра сигнала, причем выход передатчика соединен с первым входом циркулятора, первый выход которого соединен со входом антенно-фидерной системы, выход которой соединен со вторым входом циркулятора, выход которого через последовательно соединенные усилитель и когерентный детектор соединен со входом устройства стробирования по дальности, выход которого соединен со входом аналого-цифрового преобразователя, группа выходов которого соединена с группой входов вычислителя спектра сигнала, группа выходов которого соединена с группой входов вычислителя, на выходе которого формируется значение радиальной составляющей скорости ВО [2].
Недостатком данных способа и РЛС является ограниченные их функциональные возможности, не позволяющие осуществить измерение не только радиальной скорости полета ВО, но и ее тангенциальной составляющей в горизонтальной или вертикальной плоскости. Это обусловлено тем, что измеряется только среднее значение доплеровской частоты, обусловленной полетом ВО, находящегося в пределах луча ДН антенны и разрешенного по дальности, т.е. за один интервал наблюдения в одной точке измерений, соответствующей разрешаемому объему, рассчитывается не полный вектор скорости полета ВО (его радиальная и одна из тангенциальных составляющих в вертикальной или горизонтальной плоскости), а только его радиальная составляющая.
Цель изобретения - расширение функциональных возможностей РЛС за счет реализации способа совместного измерения радиальной и тангенциальной составляющих скорости полета воздушного объекта.
Для достижения цели в способе измерения скорости воздушного объекта, заключающемся в формировании суммарной ДН антенны на передачу и прием, формировании и излучении в пространство когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала, приеме отраженного от движущихся воздушного объекта РЛ сигнала и направлении его в суммарный приемный канал, в котором сигнал последовательно усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал, с его выхода сигнал преобразуют в цифровой код, вычисляют спектр сигнала в виде М отсчетов значений спектра сигнала с выхода выделенного канала дальности, дополнительно на прием формируют разностные ДН антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, направляют отраженный от воздушного объекта РЛ сигнал параллельно в вертикальный и горизонтальный разностные приемные каналы, в каждом из которых, аналогично, как и в суммарном приемном канале, сигнал последовательно усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал, одинаковый по номеру выделенному дальностному каналу в суммарном приемном канале, с его выхода сигнал преобразуют в цифровой код и вычисляют спектр сигнала в виде М отсчетов значений спектра для выделенного канала дальности, а также измеряют средние значения амплитуд спектра сигнала на выходах соответственно вертикального и горизонтального разностных приемных каналов, вычисляют разность средних значений амплитуд спектров сигнала с выходов разностных приемных каналов, вращают антенну вокруг оси излучения с излучением когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала не достигнет максимального значения, осуществляют выбор разностного приемного канала, в котором средняя амплитуда спектра сигнала максимальна, для выделенного дальностного канала и каждого m-го отсчета из М спектральных отсчетов,
Figure 00000001
, с выхода выбранного разностного приемного канала и суммарного приемного канала моноимпульсным методом рассчитывают m-е значение угла прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, методом линейного регрессионного анализа рассчитывают значения радиальной и тангенциальной составляющей скорости движения воздушного объекта в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, по формулам
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
где
Figure 00000005
Figure 00000006
Figure 00000007
Figure 00000008
индексы «Σ», «в» и «г» соответствуют соответственно суммарному, разностному в вертикальной и горизонтальной плоскости приемным каналам;
λ - длина волны РЛС;
Figure 00000009
и
Figure 00000010
- оценка соответственно частоты и ее m-го значения, обусловленные радиальной составляющей скорости полета ВО;
Figure 00000011
и
Figure 00000012
- оценка m-го значения частоты соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости, обусловленной тангенциальной составляющей скорости полета ВО в соответствующей плоскости;
Figure 00000013
и
Figure 00000014
- оценка m-го значения угла прихода сигнала в вертикальной и горизонтальной плоскости соответственно;
Figure 00000015
и
Figure 00000016
- угол поворота антенны соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости.
Для достижения цели в РЛС, содержащую передатчик и суммарный приемный канал, состоящий из первого усилителя, первого когерентного детектора, первого устройства стробирования по дальности, первого АЦП и первого вычислителя спектра сигнала, причем выход первого усилителя через когерентный детектор соединен со входом первого устройства стробирования, выход которого соединен со входом первого АЦП, группа выходов которого соединена с группой входов первого вычислителя спектра сигнала, группа выходов которого являются группой выходов суммарного приемного канала, дополнительно введены моноимпульсная антенно-фидерная система с диаграммо-образующей схемой формирования суммарной ДН антенны на излучение когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала и прием отраженного от воздушного объекта РЛ сигнала и на прием разностных ДН антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также введены циркулятор, аналогичные суммарному приемному каналу, вертикальный и горизонтальный разностные приемные каналы, содержащие соответственно второй усилитель, второй когерентный детектор, второе устройство стробирования по дальности, второй АЦП, второй вычислитель спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов вертикального разностного приемного канала, и третий усилитель, третий когерентный детектор, третье устройство стробирования по дальности, третий АЦП, третий вычислитель спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов горизонтального разностного приемного канала, первый и второй измерители средних значений амплитуд спектра сигнала, блок вычитания, анализатор разности амплитуд, коммутатор, вычислитель и блок управления антенной, причем выход передатчика соединен с первым входом циркулятора, первый выход которого соединен с первым входом моноимпульсной антенно-фидерной системы, второй вход которой соединен с первым выходом блока управления антенной, второй, третий и четвертый выходы антенно-фидерной системы соединены соответственно со входами второго, первого и третьего усилителей, являющиеся соответственно входами вертикального разностного, суммарного и горизонтального разностного приемных каналов, группа выходов вертикального разностного приемного канала соединена с первой группой входов коммутатора и с группой входов первого измерителя среднего значения амплитуд спектра сигнала, группа выходов горизонтального разностного приемного канала соединена со второй группой входов коммутатора и с группой входов второго измерителя среднего значения амплитуд спектра сигнала, выходы первого и второго измерителей средних значений амплитуд спектра сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого соединен со входом анализатора разности амплитуд, первый и второй выходы которого соединены соответственно с объединенными первыми и вторыми входами коммутатора и вычислителя, третий выход анализатора разности амплитуд соединен со входом блока управления антенной, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами вычислителя, первая группа входов которого соединена с группой выходов коммутатора, вторая группа входов вычислителя соединена с группой выходов суммарного приемного канала, на первом и втором выходах вычислителя формируются значения радиальной и тангенциальной в горизонтальной или в вертикальной плоскости составляющих скорости полета воздушного объекта.
Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются:
1. Параллельный прием и обработка отраженных от воздушного объекта РЛ сигнала в трех идентичных приемных каналах - суммарном, вертикальном разностном и горизонтальном разностном, в каждом из которых РЛ усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал с одинаковым номером дальностного канала во всех трех приемных каналах, в каждом из приемных каналов сигнал преобразуется в цифровой код, по которому вычисляется спектр сигнала в виде М отсчетов значений спектра для выделенного канала дальности.
2. Выбор вертикального или горизонтального разностного канала приема РЛ сигнала в качестве измерительного на основе измерения средних значений амплитуд спектра сигнала на их выходах, вычисления разности этих амплитуд и вращения антенны вокруг оси излучения с излучением когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала не достигнет максимального значения.
2. Расчет моноимпульсным методом m -го значения угла прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, по каждому m-му отсчету из М спектральных отсчетов,
Figure 00000001
, с выхода выбранного разностного приемного канала и суммарного приемного канала.
3. Расчет по формулам (1)-(7) методом линейного регрессионного анализа значения радиальной и тангенциальной составляющих скорости полета ВО в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу.
4. Замена в РЛС антенно-фидерной системы на моноимпульсную антенно-фидерную систему с диаграммо-образующей схемой формирования суммарной ДН антенны на излучение когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала и прием отраженного от воздушного объекта РЛ сигнала и на прием разностных ДН антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также циркулятора с новыми функциональными возможностями и введение аналогичных суммарному приемному каналу разностных приемных каналов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также двух измерителей средних значений амплитуд спектра сигнала, блока вычитания, анализатора разности амплитуд, коммутатора, вычислителя и блока управления антенной.
5. Новые связи между известными и введенными блоками в РЛС.
Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах и РЛС не обнаружены.
Применение всех новых признаков позволит измерить радиальную и тангенциальную в горизонтальной или в вертикальной плоскости составляющие скорости полета воздушного объекта.
На фигуре 1 приведена блок-схема РЛС, реализующая предлагаемый способ измерения скорости полета воздушного объекта.
РЛС содержит передатчик 1 и суммарный приемный канал 2, состоящий из первого усилителя 3, первого когерентного детектора 4, первого устройства 5 стробирования по дальности, первого АЦП 6 и первого вычислителя 7 спектра сигнала, причем выход первого усилителя 3 через когерентный детектор 4 соединен со входом первого устройства 5 стробирования, выход которого соединен со входом первого АЦП 6, группа выходов которого соединена с группой входов первого вычислителя 7 спектра сигнала, группа выходов которого являются группой выходов суммарного приемного канала 2, а также содержит моноимпульсную антенно-фидерную систему 8 с диаграммо-образующей схемой формирования суммарной ДН антенны на излучение когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала и прием отраженного от воздушного объекта РЛ сигнала и на прием разностных ДН антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, циркулятор 9, аналогичные суммарному приемному каналу 2, вертикальный 10 и горизонтальный 11 разностные приемные каналы, содержащие соответственно второй усилитель 12, второй когерентный детектор 13, второе устройство 14 стробирования по дальности, второй АЦП 15, второй вычислитель 16 спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов вертикального разностного приемного канала 10, и третий усилитель 17, третий когерентный детектор 18, третье устройство 19 стробирования по дальности, третий АЦП 20, третий вычислитель 21 спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов горизонтального разностного приемного канала 11, первый 22 и второй 23 измерители средних значений амплитуд спектра сигнала, блок 24 вычитания, анализатор 25 разности амплитуд, коммутатор 26, вычислитель 27 и блок 28 управления антенной, причем выход передатчика 1 соединен с первым входом циркулятора 9, первый выход которого соединен с первым входом моноимпульсной антенно-фидерной системы 8, второй вход которой соединен с первым выходом блока 28 управления антенной, а ее второй, третий и четвертый выходы соединены соответственно со входами второго 12, первого 3 и третьего 17 усилителей, являющиеся соответственно входами вертикального 10 разностного, суммарного 7 и горизонтального 11 разностного приемных каналов, группа выходов вертикального разностного приемного канала 10 соединена с первой группой входов коммутатора 26 и с группой входов первого измерителя 22 среднего значения амплитуд спектра сигнала, группа выходов горизонтального разностного приемного канала 11 соединена со второй группой входов коммутатора 26 и с группой входов второго измерителя 23 среднего значения амплитуд спектра сигнала, выходы первого 22 и второго 23 измерителей средних значений амплитуд спектра сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами блока 24 вычитания, выход которого соединен со входом анализатора 25 разности амплитуд, первый и второй выходы которого соединены соответственно с объединенными первыми и вторыми входами коммутатора 26 и вычислителя 27, третий выход анализатора 25 разности амплитуд соединен со входом блока 28 управления антенной, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами вычислителя 27, первая группа входов которого соединена с группой выходов коммутатора 26, вторая группа входов вычислителя 27 соединена с группой выходов суммарного приемного канала 2, на первом и втором выходах вычислителя 27 формируются значения радиальной и тангенциальной в горизонтальной или в вертикальной плоскости составляющих скорости полета воздушного объекта.
Способ измерения скорости полета воздушного объекта осуществляется следующим образом (фигура 1).
С помощью моноимпульсной антенно-фидерной системы 8 формируются четыре ДН антенны:
суммарная ДН на передачу;
суммарная ДН на прием;
разностная ДН на прием в вертикальной плоскости;
разностная ДН на прием в горизонтальной плоскости.
В передатчике 1 формируется когерентный зондирующий импульсный РЛ сигнал, который поступает на первый вход циркулятора 9 и с его первого выхода - на первый вход моноимпульсной антенно-фидерной системы 8 и излучается в пространство.
Отраженный от воздушного объекта РЛ сигнал раздельно принимается суммарной и разностными ДН в вертикальной и горизонтальной плоскостях, формируемой диаграммо-образующей схемой моноимпульсной антенно-фидерной системы 8. По сигналу управления, поступающему на второй вход моноимпульсной антенно-фидерной системы 8 с первого выхода блока 28 управления антенной, осуществляется поворот всех ее диаграмм направленности вокруг оси излучения зондирующего РЛ сигнала. Со второго, третьего и четвертого выходов моноимпульсной антенно-фидерной системы 8 РЛ сигнал, принятый соответственно разностной ДН антенны в вертикальной плоскости, суммарной ДН антенны и разностной ДН антенны в горизонтальной плоскости, поступает соответственно на второй, третий и четвертый входы циркулятора 9. С его второго, третьего и четвертого выходов отраженный от воздушного объекта РЛ сигнал поступает на входы соответственно второго 12, первого 3 и третьего 17 усилителей, являющиеся соответственно входами разностного вертикального 10, суммарного 2 и разностного горизонтального 11 приемных каналов, в каждом из которых сигнал последовательно усиливается в усилителях 12, 3 и 17, когерентно детектируется в течение времени накопления Τ в когерентных детекторах 13, 4 и 18, стробируется в устройствах 14, 5 и 19 стробирования по дальности путем стробирования по времени задержки и выделяется один дальностный канал разрешения по дальности, одинаковый по номеру выделенному дальностному каналу в каждом приемном канале 10, 2 и 11. С помощью аналого-цифровых преобразователей 15, 6 и 20 сигналы с выходов выделенных дальностных каналов с одинаковыми номерами преобразуются в соответствующие массивы цифровых данных и поступают соответственно на вход второго 16, первого 7 и третьего 21 вычислители спектра сигнала, в которых для участка сигнала, длительностью Т, вычисляются соответствующие спектры сигнала в виде M отсчетов значений спектра для выделенного канала дальности.
С помощью первого 22 и второго 23 измерителей средних значений амплитуд спектра сигнала, блока 24 вычитания, анализатора 25 разности амплитуд, коммутатора 26 и блока 28 управления антенной осуществляется выбор вертикального или горизонтального разностного канала приема РЛ сигнала в качестве измерительного. С этой целью в измерителях 22 и 23 осуществляется измерение средних значений амплитуд спектра сигнала на выходах соответственно вертикального 10 и горизонтального 2 разностных приемных каналов и в блоке 24 вычисляется разность этих измеренных средних значений амплитуд спектров сигнала, которая анализируется в анализаторе 25. Одновременно с помощью блока 28 управления антенной осуществляется вращение антенны вокруг оси излучения с излучением когерентного зондирующего импульсного РЛ сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала, проанализированная в анализаторе 25 разности амплитуд, не достигнет максимального значения.
На первом, втором и третьем выходах анализатора 25 разности амплитуд в зависимости от конкретной ситуации формируется один из трех следующих цифровых кодов:
код «10 0» (соответственно на первом, втором и третьем выходах) соответствует ситуации, когда в качестве измерительного канала выбран вертикальный разностный канал 10 (логические единица и ноль соответственно на первом и втором выходах) и с помощью блока 28 управления антенной не осуществляется вращение антенны вокруг оси излучения (логический ноль на третьем выходе);
код «0 1 0» соответствует ситуации, когда в качестве измерительного канала выбран горизонтальный разностный канал 11 (логические ноль и единица соответственно на первом и втором выходах) и с помощью блока 28 управления антенной не осуществляется вращение антенны вокруг оси излучения (логический ноль на третьем выходе);
код «0 0 1» соответствует ситуации, когда в качестве измерительного канала еще не выбран ни один из разностных каналов 10 или 11 (логические нули соответственно на первом и втором выходах) и с помощью блока 28 управления антенной осуществляется вращение антенны вокруг оси излучения (логическая единица на третьем выходе).
При достижении разности средних значений амплитуд спектров сигнала максимального значения, во-первых, на третьем выходе анализатора 25 разности амплитуд формируется сигнал логического нуля, который является запрещающим сигналом для блока 28 управления антенной и вращение антенны вокруг оси излучения прекращается, и, во-вторых, на первом и втором выходах анализатора 25 разности амплитуд либо формируются соответственно сигналы логической единицы и логического нуля, которые являются соответственно разрешающим и запрещающим сигналами, поступающими соответственно на первые и вторые входы коммутатора 26 и вычислителя 27, либо формируются соответственно сигналы логического нуля и логической единицы, которые являются соответственно запрещающим и разрешающим сигналами, также поступающими соответственно на первые и вторые входы коммутатора 26 и вычислителя 27. С помощью коммутатора 26 осуществляется подача на первую группу входов вычислителя 27 отсчетов значений спектра для выделенного канала дальности с выхода только того одного вертикального 10 или горизонтального 11 разностного канала приема, в котором среднее значение амплитуды спектра сигнала наибольшая.
В случае недостижения максимального значения разности средних значений амплитуд спектров сигнала, во-первых, на третьем выходе анализатора 25 разности амплитуд формируется сигнал логической единицы, который является разрешающим сигналом для блока 28 управления антенной и осуществляется ее вращение вокруг оси излучения, и, во-вторых, на первом и втором выходах анализатора 25 разности амплитуд одновременно формируются сигналы логического нуля, которые являются запрещающими для коммутатора 26 и вычислителя 27. В результате поступление отсчетов значений спектра сигнала с выхода либо вертикального 10, либо горизонтального 11 разностного канала на первую группу входов вычислителя 27 не осуществляется.
На вторую группу входов вычислителя 27 угла поступают значения отсчетов спектра сигнала, соответствующего выделенному каналу дальности с выхода суммарного приемного канала 2.
В вычислителе 27, во-первых, для выделенного дальностного канала и каждого m-го отсчета из М спектральных отсчетов,
Figure 00000001
, с выхода выбранного разностного приемного канала и суммарного приемного канала моноимпульсным методом рассчитывается m-е значение угла
Figure 00000017
или
Figure 00000018
прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, и, во-вторых, методом линейного регрессионного анализа по формулам (1), (2), (4) и (6) в случае формирования на первом, втором и третьем выходах анализатора 25 разности амплитуд цифрового кода «1 0 0» рассчитываются значения радиальной и вертикальной тангенциальной составляющих полного вектора скорости полета ВО, которые поступают соответственно на первый и второй выходы вычислителя 27, или по формулам (1), (3), (5) и (7), в случае формирования на первом, втором и третьем выходах анализатора 25 разности амплитуд цифрового кода «0 1 0», - значения радиальной и горизонтальной тангенциальной составляющих скорости полета ВО.
При формировании на первом, втором и третьем выходах анализатора 25 разности амплитуд цифрового кода «0 0 1» сигналы, соответствующие радиальной и одной из тангенциальной составляющим скорости полета ВО, на первом и втором выходах вычислителя 27 не формируются.
Таким образом, применение предлагаемых способа измерения скорости полета ВО и РЛС для его осуществления позволят расширить функциональные возможности за счет совместного измерения радиальной и тангенциальной составляющих в горизонтальной или в вертикальной плоскости скорости полета воздушного объекта.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Дудник П.И., Чересов Ю.И. Авиационные радиолокационные устройства. - М.: изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1986, с. 247, рисунок 8.15 (аналог).
2. Патент на изобретение US, 2011/0304501, А (прототип).

Claims (16)

1. Способ измерения скорости полета воздушного объекта, заключающийся в формировании суммарной диаграммы направленности антенны на передачу и прием, формировании и излучении в пространство когерентного зондирующего импульсного радиолокационного сигнала, приеме отраженного от движущегося воздушного объекта радиолокационного сигнала и направлении его в суммарный приемный канал, в котором сигнал последовательно усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал, с его выхода сигнал преобразуют в цифровой код, вычисляют спектр сигнала в виде М отсчетов значений спектра сигнала с выхода выделенного канала дальности, отличающийся тем, что на прием формируют разностные диаграммы направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, направляют отраженный от воздушного объекта радиолокационный сигнал параллельно в вертикальный и горизонтальный разностные приемные каналы, в каждом из которых, аналогично, как и в суммарном приемном канале, сигнал последовательно усиливают, когерентно детектируют в течение времени накопления Т, стробируют по дальности и выделяют один дальностный канал, одинаковый по номеру выделенному дальностному каналу в суммарном приемном канале, с его выхода сигнал преобразуют в цифровой код и вычисляют спектр сигнала в виде М отсчетов значений спектра для выделенного канала дальности, а также измеряют среднее значение амплитуд спектра сигнала на выходах соответственно вертикального и горизонтального разностных приемных каналов, вычисляют разность средних значений амплитуд спектров сигнала с выходов разностных приемных каналов, вращают антенну вокруг оси излучения с излучением когерентного зондирующего импульсного радиолокационного сигнала до тех пор, пока разность средних значений амплитуд спектров сигнала не достигнет максимального значения, осуществляют выбор разностного приемного канала, в котором средняя амплитуда спектра сигнала максимальна, для выделенного дальностного канала и каждого m-го отсчета из М спектральных отсчетов,
Figure 00000019
, с выхода выбранного разностного приемного канала и суммарного приемного канала моноимпульсным методом рассчитывают m-е значение угла прихода сигнала в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, методом линейного регрессионного анализа рассчитывают значения радиальной и тангенциальной составляющих скорости полета воздушного объекта в плоскости, соответствующей выбранному разностному каналу, по формулам
Figure 00000020
Figure 00000021
Figure 00000022
где
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
Figure 00000026
индексы «∑», «в» и «г» - соответствуют соответственно суммарному, разностным в вертикальной и горизонтальной плоскости приемным каналам;
λ - длина волны устройства для РЛ дистанционного измерения полного вектора скорости МО;
Figure 00000027
и
Figure 00000028
- оценка соответственно частоты и ее m-го значения, обусловленные радиальной составляющей скорости полета воздушного объекта;
Figure 00000029
и
Figure 00000030
- оценка m-го значения частоты соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости, обусловленной тангенциальной составляющей скорости полета воздушного объекта в соответствующей плоскости;
Figure 00000031
и
Figure 00000032
- оценка m-го значения угла прихода сигнала в вертикальной и горизонтальной плоскости соответственно;
Figure 00000033
и
Figure 00000034
- угол поворота антенны соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскости.
2. Радиолокационная станция, содержащая передатчик и суммарный приемный канал, состоящий из первого усилителя, первого когерентного детектора, первого устройства стробирования по дальности, первого аналого-цифрового преобразователя и первого вычислителя спектра сигнала, причем выход первого усилителя через когерентный детектор соединен со входом первого устройства стробирования, выход которого соединен со входом первого аналого-цифрового преобразователя, группа выходов которого соединена с группой входов первого вычислителя спектра сигнала, группа выходов которого являются группой выходов суммарного приемного канала, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены моноимпульсная антенно-фидерная система с диаграммо-образующей схемой формирования суммарной диаграммой направленности антенны на излучение когерентного зондирующего импульсного радиолокационного сигнала и прием отраженного от воздушного объекта радиолокационного сигнала и на прием разностных диаграмм направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также введены циркулятор, аналогичные суммарному приемному каналу, вертикальный и горизонтальный разностные приемные каналы, содержащие соответственно второй усилитель, второй когерентный детектор, второе устройство стробирования по дальности, второй аналого-цифровой преобразователь, второй вычислитель спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов вертикального разностного приемного канала, и третий усилитель, третий когерентный детектор, третье устройство стробирования по дальности, третий аналого-цифровой преобразователь, третий вычислитель спектра сигнала, группа выходов которого является группой выходов горизонтального разностного приемного канала, первый и второй измерители средних значений амплитуд спектра сигнала, блок вычитания, анализатор разности амплитуд, коммутатор, вычислитель и блок управления антенной, причем выход передатчика соединен с первым входом циркулятора, первый выход которого соединен с первым входом моноимпульсной антенно-фидерной системы, второй вход которой соединен с первым выходом блока управления антенной, второй, третий и четвертый выходы антенно-фидерной системы соединены соответственно со входами второго, первого и третьего усилителей, являющиеся соответственно входами вертикального разностного, суммарного и горизонтального разностного приемных каналов, группа выходов вертикального разностного приемного канала соединена с первой группой входов коммутатора и с группой входов первого измерителя среднего значения амплитуд спектра сигнала, группа выходов горизонтального разностного приемного канала соединена со второй группой входов коммутатора и с группой входов второго измерителя среднего значения амплитуд спектра сигнала, выходы первого и второго измерителей средних значений амплитуд спектра сигнала соединены соответственно с первым и вторым входами блока вычитания, выход которого соединен со входом анализатора разности амплитуд, первый, и второй выходы которого соединены соответственно с объединенными первыми и вторыми входами коммутатора и вычислителя, третий выход анализатора разности амплитуд соединен со входом блока управления антенной, второй и третий выходы которого соединены соответственно с третьим и четвертым входами вычислителя, первая группа входов которого соединена с группой выходов коммутатора, вторая группа входов вычислителя соединена с группой выходов суммарного приемного канала, на первом и втором выходах вычислителя формируются значения радиальной и тангенциальной в горизонтальной или в вертикальной плоскости составляющих скорости полета воздушного объекта.
RU2015136913A 2015-08-31 2015-08-31 Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления RU2608748C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136913A RU2608748C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136913A RU2608748C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2608748C1 true RU2608748C1 (ru) 2017-01-24

Family

ID=58456942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015136913A RU2608748C1 (ru) 2015-08-31 2015-08-31 Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2608748C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697257C1 (ru) * 2018-11-06 2019-08-13 Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" Способ функционирования радиолокационной системы при измерении скорости полёта беспилотного летательного аппарата малого класса типа мультикоптер и дальности до него

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126979C1 (ru) * 1993-06-10 1999-02-27 Войсковая часть 19163 Радиотехнический способ определения местоположения, измерения скорости летательных аппаратов
US6147638A (en) * 1997-12-10 2000-11-14 Automotive Distance Control Systems Method for operating a radar system
RU2255352C2 (ru) * 2003-07-07 2005-06-27 Кошуринов Евгений Иванович Способ и система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов (варианты)
RU2414721C1 (ru) * 2009-06-23 2011-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Способ радиолокационного измерения скорости объекта
US20110304501A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Marui Hideki Radar return signal processing apparatus and method
US20120206289A1 (en) * 2009-10-23 2012-08-16 Thales Air defense system architecture combining passive radars and active radars
RU150201U1 (ru) * 2014-09-18 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Измеритель радиальной скорости цели

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2126979C1 (ru) * 1993-06-10 1999-02-27 Войсковая часть 19163 Радиотехнический способ определения местоположения, измерения скорости летательных аппаратов
US6147638A (en) * 1997-12-10 2000-11-14 Automotive Distance Control Systems Method for operating a radar system
RU2255352C2 (ru) * 2003-07-07 2005-06-27 Кошуринов Евгений Иванович Способ и система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов (варианты)
RU2414721C1 (ru) * 2009-06-23 2011-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт авиационных систем" Способ радиолокационного измерения скорости объекта
US20120206289A1 (en) * 2009-10-23 2012-08-16 Thales Air defense system architecture combining passive radars and active radars
US20110304501A1 (en) * 2010-06-11 2011-12-15 Marui Hideki Radar return signal processing apparatus and method
RU150201U1 (ru) * 2014-09-18 2015-02-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Измеритель радиальной скорости цели

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697257C1 (ru) * 2018-11-06 2019-08-13 Открытое акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" Способ функционирования радиолокационной системы при измерении скорости полёта беспилотного летательного аппарата малого класса типа мультикоптер и дальности до него

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2837738A (en) Passive range measuring device
Kumawat et al. Data acquisition and signal processing system for CW Radar
US10317521B2 (en) Frequency diversity pulse pair determination for mitigation of radar range-doppler ambiguity
US20160195607A1 (en) Short-ragne obstacle detection radar using stepped frequency pulse train
RU146508U1 (ru) Короткоимпульсный радиолокатор с электронным сканированием в двух плоскостях и с высокоточным измерением координат и скорости объектов
TW201947251A (zh) 使用干涉術判斷明確到達角度的方法及系統
CN104076362B (zh) 一种铁路列车运行安全防控雷达
RU2496120C2 (ru) Многофункциональная многодиапазонная масштабируемая радиолокационная система для летательных аппаратов
US5315307A (en) Doppler frequency angle measurement technique
Casademont et al. I-channel FMCW Doppler radar for long-range and high-velocity targets
RU2679597C1 (ru) Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех
CN113253301B (zh) 多频脉冲激光雷达信号处理方法及测风雷达系统
Balal et al. Identifying low-RCS targets using micro-Doppler high-resolution radar in the millimeter waves
RU2516432C2 (ru) Способ определения местоположения источника радиоизлучения
RU2608748C1 (ru) Способ измерения скорости полёта воздушного объекта и РЛС для его осуществления
RU2541504C1 (ru) Устройство селекции движущихся целей для режима перестройки частоты от импульса к импульсу
Ritchie et al. Joint active passive sensing using a radio frequency system-on-a-chip based sensor
RU2608551C1 (ru) Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станции радиотехнической разведки
Borowiec et al. Accelerating rocket detection using passive bistatic radar
RU2696274C1 (ru) Малогабаритная многорежимная бортовая радиолокационная система для оснащения перспективных беспилотных и вертолетных систем
RU2422849C1 (ru) Радиолокационный комплекс
WO2016032361A1 (ru) Радиолокационный способ и устройство для дистанционного измерения полного вектора скорости метеорологического объекта
Kaminski et al. K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications
JP6305259B2 (ja) レーダシステム及びそのレーダ信号処理方法
RU2603971C1 (ru) Способ измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах и устройство, его реализующее

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170901