RU2759199C1 - Method for measuring object motion parametrs by an active locator - Google Patents

Method for measuring object motion parametrs by an active locator Download PDF

Info

Publication number
RU2759199C1
RU2759199C1 RU2020122456A RU2020122456A RU2759199C1 RU 2759199 C1 RU2759199 C1 RU 2759199C1 RU 2020122456 A RU2020122456 A RU 2020122456A RU 2020122456 A RU2020122456 A RU 2020122456A RU 2759199 C1 RU2759199 C1 RU 2759199C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
locator
range
moving object
parameters
movement
Prior art date
Application number
RU2020122456A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Геннадьевич Борисов
Станислав Геннадьевич Егоров
Олег Саулович Голод
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority to RU2020122456A priority Critical patent/RU2759199C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2759199C1 publication Critical patent/RU2759199C1/en

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
    • G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/0205—Details
    • G01S5/0244—Accuracy or reliability of position solution or of measurements contributing thereto

Abstract

FIELD: short range radiolocation and hydrolocation.
SUBSTANCE: invention relates to short range radiolocation and hydrolocation and can be used in systems of autonomous interacting objects movement control for calculating at limited distances the parameters of an object's movement - ground speed, heading parameter and the angle of encounter of a moving or stationary locator with a moving object. In the claimed method, a pulse signal is emitted, a reflected echo signal is received from the surface of a moving object, ranges measured between them are, the initial reference time T is set, the first range R1, the second range R2 and the third range R3 to the observed moving object are recorded in the first, second and third discrete periods, respectively. Then the desired parameters of the object's movement are calculated: the speed of convergence of the moving object and the locator, the course parameter, the angle of encounter of the locator with the moving object.
EFFECT: expansion of the range of measured parameters of the target movement, as well as simplification of the implementation of the method by using only distance measurement.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к ближней радио- и гидролокации и может использоваться в системах автономного управления движением взаимодействующих объектов для вычисления на ограниченных расстояниях параметров движения объекта - путевой скорости, курсового параметра и угла встречи движущегося или неподвижного локатора с движущимся объектом.The invention relates to near-range radio and sonar and can be used in autonomous control systems for the movement of interacting objects to calculate the parameters of an object's movement at limited distances - ground speed, heading parameter and the angle of meeting of a moving or stationary locator with a moving object.

Предлагаемый способ может использоваться для определения параметров движения объекта однопозиционным локатором со слабонаправленной или ненаправленной антенной при решении задач встречи с движущимся объектом в устройствах автономного управления движением взаимодействующих объектов на ограниченных расстояниях, при контроле пространства с целью ранжирования движущихся водных, подводных и наземных объектов.The proposed method can be used to determine the parameters of an object's motion with a single-position locator with a weakly directional or non-directional antenna when solving problems of meeting a moving object in devices for autonomous control of the movement of interacting objects at limited distances, when controlling space in order to rank moving water, underwater and terrestrial objects.

Известен способ однопозиционной радиолокации подвижных объектов на дорожной Сети (см. 1. патент РФ на изобретение №2524482, МПК G01S 5/00, опубл. 27.07.2014.), заключающийся в измерении угла прихода электромагнитной волны (пеленга) от объекта из одного измерительного пункта, положение которого известно, измерении на объекте скорости его перемещения вдоль элемента дорожной сети, кодировании сигнала, пропорционального измеренной скорости, передаче полученного кода по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, декодировании полученного значения измеренной скорости, повторном через известный интервал времени измерении пеленга объекта, определении длины пути, пройденного за известный интервал времени, определении значений натурального параметра, соответствующих точкам пересечения линии положения для первого измеренного пеленга и элементов дорожной сети, определении для каждого из этих элементов возможных значений пеленгов, соответствующих перемещению объекта на некоторое расстояние, определении из условия минимального рассогласования между ними и повторно измеренным пеленгом номера элемента дорожной сети, на котором находится объект, определении координат местоположения объекта как координат точки пересечения линии положения, соответствующей измеренному пеленгу и определенного элемента дорожной сети.The known method of single-position radar of mobile objects on the road network (see 1. RF patent for invention No. 2524482, IPC G01S 5/00, publ. 27.07.2014.), Which consists in measuring the angle of arrival of an electromagnetic wave (bearing) from an object from one measuring a point, the position of which is known, measuring the speed of its movement along an element of the road network at the object, encoding a signal proportional to the measured speed, transmitting the received code over the data transmission radio channel to the measuring point, decoding the obtained value of the measured speed, and re-measuring the bearing of the object after a known time interval, determining the length of the path traveled in a known time interval, determining the values of the natural parameter corresponding to the intersection points of the position line for the first measured bearing and road network elements, determining for each of these elements the possible bearing values corresponding to the movement of the object at a certain distance determining from the condition of the minimum mismatch between them and the re-measured bearing of the number of the road network element on which the object is located, determining the coordinates of the location of the object as the coordinates of the point of intersection of the position line corresponding to the measured bearing and a certain element of the road network.

Для обеспечения необходимых точностных характеристик измерений в данном способе требуется использование антенной системы с узкой диаграммой направленности, что приводит к существенному увеличению массогабаритных параметров системы.To ensure the required accuracy characteristics of measurements in this method, it is required to use an antenna system with a narrow radiation pattern, which leads to a significant increase in the weight and size parameters of the system.

Известен латерационный способ однопозиционной радиолокации подвижных источников радиосигнала на дорожной сети (см. 2. патент РФ на изобретение №2703258, МПК G01S 5/00, опубл. 16.10.2019), заключающийся в излучении в моменты времени t и t+Δt сигналов, передаваемых источником радиосигнала и содержащих его опознавательный код, одновременно с излучением сигнала в момент времени t на подвижном источнике радиосигнала измеряют угол наклона касательной к элементу дорожной сети, на котором находится источник радиосигнала, сигнал, пропорциональный измеренному углу, кодируют, и полученный код передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования получают значение измеренного угла, источник радиосигнала в процессе перемещения измеряет длину пройденного пути, сигнал, пропорциональный длине Δе пройденного за время Δt пути, кодируют, и полученный код передают по радиоканалу передачи данных на измерительный пункт, на котором после приема и декодирования получают значение пройденного за время Δt пути, отличающийся тем, что из одного измерительного пункта, положение которого известно, измеряют задержки прихода электромагнитных волн по сигналам, излучаемым источником радиосигнала в моменты времени t и t+Δt, известные на измерительном пункте, по измеренным задержкам определяют измеренные дальности до источника радиосигнала, определяют те элементы дорожной сети, которые пересекают линию положения, соответствующую первой измеренной дальности, или касаются ее, по параметрическим моделям дальностей, заданным для этих элементов значений в функции натурального параметра, определяют значения натурального параметра, соответствующие точкам пересечения линии положения для дальности и элементов дорожной сети, для каждого из этих элементов рассчитывают значения дальностей, соответствующие перемещению подвижного источника радиосигнала на некоторое расстояние, и из условия минимального рассогласования между ними и измеренной дальностью на второй момент измерения определяют номера элементов дорожной сети, на которых может находиться подвижный источник радиосигнала, по параметрическим моделям угла наклона касательных к элементам дорожной сети, заданным в функции натурального параметра, и значениям натурального параметра, соответствующим точкам пересечения линии положения для измеренной дальности на момент первого измерения и элементов дорожной сети, для каждого элемента дорожной сети определяют расчетные значения углов наклона, и из условия минимального рассогласования между ними и измеренным углам определяют номера элементов дорожной сети, на которых может находиться источник радиосигнала, из сравнения этих номеров с номерами, полученными из условия минимального рассогласования между расчетными значениями дальностей и повторно измеренной дальностью, определяют номер элемента дорожной сети, на котором находится подвижный источник радиосигнала, координаты местоположения подвижного источника радиосигнала определяют как координаты точки пересечения линии положения, соответствующей измеренной дальности на момент первого или второго измерения, и элемента дорожной сети, на котором находится подвижный источник радиосигнала.The known lateration method of single-position radar of mobile radio signal sources on the road network (see 2. RF patent for invention No. 2703258, IPC G01S 5/00, publ. 16.10.2019), which consists in radiation at times t and t + Δt signals transmitted the source of the radio signal and containing its identification code, simultaneously with the emission of the signal at time t on the mobile radio signal source, the angle of inclination of the tangent to the element of the road network on which the radio signal source is located is measured, the signal proportional to the measured angle is encoded, and the resulting code is transmitted via the radio transmission channel data to the measuring point, at which, after receiving and decoding, the value of the measured angle is obtained, the radio signal source in the process of movement measures the length of the traveled path, the signal proportional to the length Δe of the path traveled during the time Δt is encoded, and the resulting code is transmitted via the radio data transmission channel to the measuring point , on which, after receiving and decoding I obtain the value of the path traveled during the time Δt, characterized in that from one measuring point, the position of which is known, the delays of the arrival of electromagnetic waves are measured according to the signals emitted by the radio signal source at times t and t + Δt, known at the measuring point, according to the measured delays determine the measured distances to the radio signal source, determine those elements of the road network that intersect the position line corresponding to the first measured distance, or touch it, according to the parametric models of the ranges specified for these values in the function of the natural parameter, determine the values of the natural parameter corresponding to the intersection points position lines for the range and elements of the road network, for each of these elements, the range values are calculated corresponding to the movement of the mobile radio signal source at a certain distance, and from the condition of the minimum mismatch between them and the measured range at the second moment nt measurements determine the numbers of the elements of the road network, on which a mobile radio signal source can be located, according to parametric models of the angle of inclination of tangents to the elements of the road network, specified as a function of the natural parameter, and the values of the natural parameter corresponding to the points of intersection of the position line for the measured distance at the time of the first measurement and elements of the road network, for each element of the road network, the calculated values of the inclination angles are determined, and from the condition of the minimum mismatch between them and the measured angles, the numbers of the elements of the road network, on which the radio signal source may be located, are determined from the comparison of these numbers with the numbers obtained from the condition of the minimum mismatch between the calculated values of the ranges and the re-measured range, determine the number of the road network element on which the mobile radio signal source is located, the coordinates of the location of the mobile radio signal source are determined as the coordinates of the points and crossing the position line corresponding to the measured range at the time of the first or second measurement and the road network element on which the mobile radio signal source is located.

Данный способ требует априорного знания о структуре дорожной сети, необходимость вычисления непосредственно на объекте пройденного источником радиосигнала пути в определенные моменты времени, а также и вычисление утла наклона касательной к элементу дорожной сети и трансляция этих данных на измерительный пункт, что требует постановки на объект дополнительной аппаратуры.This method requires a priori knowledge of the structure of the road network, the need to calculate directly on the object the path traveled by the radio signal source at certain points in time, as well as the calculation of the angle of inclination of the tangent to the element of the road network and the transmission of this data to the measuring point, which requires additional equipment to be installed on the object. ...

Также известен способ измерения угла встречи активного радиолокатора летательного аппарата с сосредоточенной воздушной целью (см. 3. патент РФ на изобретение №2290661. МПК G01S 13/02, опубл. 27.12.2006). Данный способ, выбранный в качестве прототипа, основан на излучении радиосигнала, приеме отраженного радиосигнала, сигнала от поверхности сосредоточенной воздушной цели и измерении между ними дальности и частот Доплера, при этом слабонаправленную антенну летательного аппарата устанавливают относительно строительной оси в переднюю полусферу, устанавливают исходное отсчетное время, в первый дискретный период времени регистрируют одновременно первую дальность до наблюдаемого объекта и первую частоту Доплера, во второй дискретный период времени регистрируют одновременно вторую дальность до наблюдаемого объекта и вторую частоту Доплера, вычисляют отношение первой ко второй дальности, а затем рассчитывают угол встречи активного радиолокатора летательного аппарата с воздушной целью.Also known is a method of measuring the angle of encounter of an active radar of an aircraft with a concentrated air target (see 3. RF patent for invention No. 2290661. IPC G01S 13/02, publ. 27.12.2006). This method, chosen as a prototype, is based on the emission of a radio signal, the reception of the reflected radio signal, the signal from the surface of the concentrated air target and the measurement of the range and Doppler frequencies between them, while the weakly directional antenna of the aircraft is installed relative to the building axis in the front hemisphere, the initial reference time is set , in the first discrete time period, the first distance to the observed object and the first Doppler frequency are recorded simultaneously, in the second discrete time period, the second distance to the observed object and the second Doppler frequency are recorded simultaneously, the ratio of the first to the second range is calculated, and then the angle of encounter of the active flying radar is calculated apparatus with an air target.

В данном способе - прототипе возможно измерение только одного параметра сближения с целью - угла встречи α радиолокатора с движущейся целью, что ограничивает функциональные возможности способа, кроме того при реализации способа требуется наличие двух каналов обработки - дальномерного и доплеровского, что усложняет и удорожает систему, реализующую данный способ.In this method - a prototype, it is possible to measure only one approach parameter with a target - the angle of encounter α of a radar with a moving target, which limits the functionality of the method, in addition, when implementing the method, two processing channels are required - ranging and Doppler, which complicates and increases the cost of the system that implements this method.

Технической проблемой является невозможность измерения ряда параметров движения цели активным радиолокатором и сложность реализации способа измерения параметров движения цели.The technical problem is the impossibility of measuring a number of parameters of the target movement with an active radar and the complexity of the implementation of the method for measuring the parameters of the target movement.

Техническим результатом предлагаемого способа измерения параметров движения цели активным локатором является расширение функциональных возможностей способа путем расширения диапазона измеряемых параметров движения цели, а также упрощение реализации способа путем использования только дальномерных измерений.The technical result of the proposed method for measuring the parameters of target movement by an active locator is to expand the functionality of the method by expanding the range of measured parameters of target movement, as well as to simplify the implementation of the method by using only rangefinder measurements.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом способе тем, что производят излучение импульсного сигнала, прием отраженного эхосигнала от поверхности движущегося объекта, измеряют дальность до движущегося объекта, устанавливают исходное отсчетное время Т, регистрируют в первый дискретный период первую дальность R1 до наблюдаемого объекта, регистрируют во второй дискретный период времени вторую дальность R2 до наблюдаемого объекта, согласно изобретению в третий дискретный период времени дополнительно измеряют дальность R3 до движущегося объекта и затем вычисляют искомые параметры движения объекта по формулам:The achievement of the specified technical result is ensured in the proposed method by the fact that they produce a pulse signal, receive a reflected echo from the surface of a moving object, measure the distance to the moving object, set the initial reference time T, record the first distance R 1 to the observed object in the first discrete period, record in the second discrete time period, the second distance R 2 to the observed object, according to the invention, in the third discrete time period, the distance R 3 to the moving object is additionally measured and then the desired parameters of the object's motion are calculated using the formulas:

скорость сближения движущегося объекта и локатораspeed of convergence of a moving object and a locator

Figure 00000001
Figure 00000001

курсовой параметр Рexchange rate parameter P

Figure 00000002
Figure 00000002

угол встречи α локатора с движущимся объектомangle of encounter α of the locator with a moving object

Figure 00000003
Figure 00000003

где параметр S3 на момент третьего измерения естьwhere the parameter S 3 at the time of the third measurement is

Figure 00000004
Figure 00000004

Покажем влияние отличительных признаков на достижение технического результата.Let us show the influence of distinctive features on the achievement of a technical result.

Введение в предлагаемый способ в третий дискретный период дополнительного измерения дальности R3 до движущегося объекта и исключение процедур измерения доплеровской частоты с последующим вычислением искомых параметров движения объекта по предлагаемым формулам позволяет расширить применимость способа в задачах сверхближней радиолокации и упростить его реализацию.The introduction into the proposed method in the third discrete period of an additional measurement of the distance R 3 to a moving object and the elimination of procedures for measuring the Doppler frequency with the subsequent calculation of the desired parameters of the object's motion according to the proposed formulas makes it possible to expand the applicability of the method in problems of ultra-close radar and to simplify its implementation.

Сущность изобретения раскрывается с помощью фигур 1-6.The essence of the invention is disclosed using figures 1-6.

на фиг. 1 приведена геометрическая интерпретация определения искомых параметров движения объекта;in fig. 1 shows a geometric interpretation of the determination of the desired parameters of the object's motion;

на фиг. 2 приведен пример устройства для реализации предлагаемого способа;in fig. 2 shows an example of a device for implementing the proposed method;

на фиг. 3 блок-схема алгоритма, поясняющего основные этапы реализации способа;in fig. 3 is a block diagram of an algorithm that explains the main stages of implementing the method;

на фиг. 4 приведены графики, отражающие среднеквадратические ошибки (СКО) определения скорости V сближения объекта и локатора;in fig. 4 shows the graphs reflecting the root mean square errors (RMS) of determining the velocity V of approach of the object and the locator;

на фиг. 5 - приведены графики, отражающие СКО определения курсового параметра Р;in fig. 5 - graphs are shown, reflecting the standard deviation of the determination of the exchange rate parameter P;

на фиг. 6 - приведены графики, отражающие СКО определения угла α встречи локатора с объектом.in fig. 6 - graphs showing the standard deviation of determining the angle α of the encounter of the locator with the object are shown.

Осуществление предлагаемого способа можно пояснить следующим образом.The implementation of the proposed method can be explained as follows.

При измерении параметров объекта полагается, что объект и локатор движутся равномерно и прямолинейно. В установленное исходное время первого отсчета (фиг. 1), например t1, локатор находится в точке О, объект находится в точке Ц (t1) на расстоянии R1 от локатора, к моменту времени второго отсчета t2, объект с постоянной скоростью V переместится относительно положения локатора в точку Ц (t2), находящуюся от локатора на расстоянии R2, к моменту времени третьего отсчета t3, цель с постоянной скоростью V переместится относительно положения локатора в точку Ц (t3), находящуюся от локатора на расстоянии R3.When measuring the parameters of an object, it is assumed that the object and the locator move uniformly and in a straight line. At the set initial time of the first sample (Fig. 1), for example, t 1 , the locator is at point O, the object is at point C (t 1 ) at a distance R 1 from the locator, by the time of the second sample t 2 , the object is at a constant speed V will move relative to the position of the locator to point C (t 2 ), located from the locator at a distance R 2 , by the time of the third sample t 3 , the target with a constant speed V will move relative to the position of the locator to point C (t 3 ) located from the locator by distance R 3 .

Выразим значения дальности до цели, измеряемые через фиксированный интервал времени Т (см. фиг. 1), как:Let us express the values of the range to the target, measured at a fixed time interval T (see Fig. 1), as:

Figure 00000005
Figure 00000005

где: S1, S2, S3, - параметры в моменты времени t1, t2 и t3 соответственно.where: S 1 , S 2 , S 3 , - parameters at times t 1 , t 2 and t 3, respectively.

Учитывая, что S1 = S3+2VT, S2=S3+VT и подставляя эти значения в (5), после несложных преобразований, получим выражения дляTaking into account that S 1 = S 3 + 2VT, S 2 = S 3 + VT and substituting these values into (5), after simple transformations, we obtain expressions for

скорости сближения (удаления) объекта с локаторомspeed of convergence (removal) of an object with a locator

Figure 00000006
Figure 00000006

курсового параметраexchange rate parameter

Figure 00000007
Figure 00000007

угла встречи с объектомthe angle of meeting with the object

Figure 00000008
Figure 00000008

и параметра S3 and parameter S 3

Figure 00000009
Figure 00000009

В формулах (6) и (9) ставится знак «плюс» если выполняется условие R1>R2>R3 и «минус» если R1<R2<R3.In formulas (6) and (9), a "plus" sign is put if the condition R 1 > R 2 > R 3 is fulfilled and "minus" if R 1 <R 2 <R 3 .

Ниже представлен пример реализации способа с использованием радиолокатора, функциональная схема которого приведена на фиг. 2, где обозначено:Below is an example of the implementation of the method using a radar, a functional diagram of which is shown in Fig. 2, where it is indicated:

1 - генератор;1 - generator;

2 - модулятор;2 - modulator;

3 - первый усилитель мощности; 4-циркулятор;3 - the first power amplifier; 4-circulator;

5 - приемопередающая антенна;5 - transceiver antenna;

6 - второй усилитель мощности;6 - the second power amplifier;

7 - смеситель;7 - mixer;

8 - преобразователь частоты;8 - frequency converter;

9 - детектор;9 - detector;

10 - регистратор дальности;10 - range recorder;

11 -тактовый генератор;11-cycle generator;

12 - цифровая линия задержки;12 - digital delay line;

13 - вычислительное устройство.13 - computing device.

При этом выход генератора 1 подключен к первому входу смесителя 7 и входу модулятора 2, выход которого соединен со входом усилителя 3 мощности, выход которого подключен ко входу циркулятора 4, связанного одним выходом с приемопередающей антенной 5, а другим выходом - со входом второго усилителя 6 мощности, выходом подключенного ко второму входу смесителя 7, выходом соединенного со входом преобразователя 8 частоты, выход которого подключен ко входу детектора 9, выходом связанного с первым входом регистратора 10 дальности, второй вход которого соединен с выходом тактового генератора 11, подключенным также к четвертому входу вычислительного устройства 13, первый, второй и третий входы которого соединены соответственно с первым, вторым и третьим выходами цифровой линии 12 задержки, первый вход которой подключен к выходу регистратора 10 дальности, а второй вход - ко второму выходу вычислительного устройства 13, первый выход которого является выходом устройства для реализации предлагаемого способа.In this case, the output of the generator 1 is connected to the first input of the mixer 7 and the input of the modulator 2, the output of which is connected to the input of the power amplifier 3, the output of which is connected to the input of the circulator 4, connected by one output to the transceiver antenna 5, and the other output to the input of the second amplifier 6 power output connected to the second input of the mixer 7, the output connected to the input of the frequency converter 8, the output of which is connected to the input of the detector 9, the output of the range recorder 10 connected to the first input, the second input of which is connected to the output of the clock generator 11, which is also connected to the fourth input computing device 13, the first, second and third inputs of which are connected respectively to the first, second and third outputs of the digital delay line 12, the first input of which is connected to the output of the range recorder 10, and the second input to the second output of the computing device 13, the first output of which is the output of the device for the implementation of the proposed with benefits.

Рассмотрим реализацию предлагаемого способа в устройстве, приведенном на фиг. 2.Consider the implementation of the proposed method in the device shown in Fig. 2.

Генератор 1 формирует непрерывный сигнал, который преобразуется в импульсы в модуляторе 2, затем усиливается в усилителе 3 мощности и через циркулятор 4 излучается слабонаправленной приемопередающей антенной 5. Отраженный от цели сигнал принимается приемопередающей антенной 5 и через циркулятор 4, второй усилитель 6 мощности поступает на второй вход смесителя 7, на первый вход которого сигнал поступает с выхода генератора 1. С выхода смесителя 7 сигнал поступает на преобразователь 8 частоты и через детектор 9 поступает на первый вход регистратора 10 дальности, на второй вход которого поступают тактовые импульсы с тактового генератора 11. С выхода регистратора 10 дальности сигнал, пропорциональный дальности до цели, поступает на вход цифровой линии 12 задержки, с первого выхода которой снимается сигнал, пропорциональный первой дальности до цели - R1, со второго выхода снимается сигнал, пропорциональный второй дальности до цели - R2, с третьего выхода снимается сигнал, пропорциональный третьей дальности до цели - R3. Данные сигналы подаются соответственно на первый, второй и третий входы вычислительного устройства 13, на четвертый вход которого подаются тактовые импульсы с тактового генератора 11, а с первого выхода вычислительного устройства 13 на второй вход цифровой линии 12 задержки подается сигнал для изменения времени Т, со второго выхода вычислительного устройства 13 считываются значения путевой скорости цели, рассчитанной по формуле (6), с третьего выхода вычислительного устройства 13 считываются значения путевой дальности до объекта, рассчитанной по формуле (7), с четвертого выхода вычислительного устройства 13 считываются значения курсового параметра Р объекта, рассчитанные по формуле (8), с пятого выхода вычислительного устройства 13 считываются значения угла α встречи с объектом, рассчитанные по формуле (9).Generator 1 generates a continuous signal, which is converted into pulses in modulator 2, then amplified in power amplifier 3 and is emitted through circulator 4 by a weakly directional transceiver antenna 5. The signal reflected from the target is received by transceiver antenna 5 and through circulator 4, the second power amplifier 6 is fed to the second the input of the mixer 7, to the first input of which the signal comes from the output of the generator 1. From the output of the mixer 7, the signal is fed to the frequency converter 8 and through the detector 9 it is fed to the first input of the range recorder 10, the second input of which receives clock pulses from the clock generator 11.C the output of the range recorder 10, a signal proportional to the range to the target is fed to the input of the digital delay line 12, from the first output of which a signal is taken proportional to the first range to the target - R 1 , from the second output a signal is taken proportional to the second range to the target - R 2 , the signal is taken from the third output, proportional to third range to the target - R 3 . These signals are fed, respectively, to the first, second and third inputs of the computing device 13, to the fourth input of which clock pulses are supplied from the clock generator 11, and from the first output of the computing device 13 to the second input of the digital delay line 12, a signal is supplied to change the time T, from the second the output of the computing device 13 reads the values of the target ground speed calculated by the formula (6), from the third output of the computing device 13 read the values of the track distance to the object, calculated by the formula (7), from the fourth output of the computing device 13 read the values of the course parameter P of the object, calculated by the formula (8), from the fifth output of the computing device 13 read the values of the angle α of the meeting with the object, calculated by the formula (9).

Предложенный способ может использоваться для определения параметров движения объекта однопозиционной РЛС со слабонаправленной или ненаправленной антенной при решении задач встречи локатора с движущимся объектом в устройствах автономного управления движением взаимодействующих объектов на ограниченных расстояниях, при контроле пространства с целью ранжирования движущихся водных, подводных и наземных объектов и отличается от известного способа большим числом измеряемых параметров при более простотой технической реализации способа.The proposed method can be used to determine the motion parameters of an object of a single-position radar with a weakly directional or non-directional antenna when solving problems of a radar meeting with a moving object in devices for autonomous motion control of interacting objects at limited distances, when controlling space in order to rank moving water, underwater and ground objects and differs from the known method by a large number of measured parameters with a simpler technical implementation of the method.

На фиг. 4-6 приведены графики СКО определяемых параметров, полученные при следующих исходных данных: скорость V движения объекта - 200 м/с, курсовой параметр Р=100 м, начальное значение параметра S1=1000 м, период съема данных Т=1 сек, СКО измерения дальности 0.5 м.FIG. Figures 4-6 show the graphs of the RMS of the determined parameters obtained with the following initial data: the speed V of the object's movement - 200 m / s, the course parameter P = 100 m, the initial value of the parameter S 1 = 1000 m, the period of data collection T = 1 sec, RMS measuring range 0.5 m.

На фиг. 4 приведены графики, отражающие среднеквадратические ошибки (СКО) определения скорости V сближения объекта и локатора.FIG. 4 shows the graphs reflecting the root mean square errors (RMS) of determining the velocity V of approach of the object and the locator.

На фиг. 5 - приведены графики, отражающие СКО определения курсового параметра Р.FIG. 5 - graphs are shown, reflecting the standard deviation of the determination of the exchange rate parameter P.

На фиг. 6 - приведены графики, отражающие СКО определения угла α встречи локатора с объектом.FIG. 6 - graphs showing the standard deviation of determining the angle α of the encounter of the locator with the object are shown.

Как показали исследования точность оценивания искомых параметров зависит как от ошибок измерений дальности R, периода Т съема данных измерений и пространственного положения объекта относительно локатора. В процессе вычисления искомых величин можно управлять процессом измерений варьируя величиной Т и/или отбирая определенным образом для вычислений отсчеты дальности R через определенные временные интервалы.As studies have shown, the accuracy of estimating the required parameters depends both on the errors in measuring the range R, the period T of taking the measurement data and the spatial position of the object relative to the locator. In the process of calculating the required values, it is possible to control the measurement process by varying the value of T and / or by selecting in a certain way for the calculations the readings of the range R at certain time intervals.

Устройство для определения параметров движения объекта может быть выполнено на типовых элементах радио и гидролокационных станций и вычислительной техники.The device for determining the parameters of the object's movement can be made on standard elements of radio and sonar stations and computers.

Элементы локатора, такие как: генератор, модулятор, первый усилитель мощности, циркулятор, приемопередающая антенна, второй усилитель мощности, смеситель, преобразователь частоты и детектор могут быть выполнены на типовых элементах и узлах, как в прототипе, либо на элементах, например, РЛС, рассмотренных в (см. 4. Васин В.В., Степанов Б.М. Справочник задачник по радиолокации. М., Сов. Радио, 1977, 320) и приведенных на странице 49.Locator elements such as: generator, modulator, first power amplifier, circulator, transceiver antenna, second power amplifier, mixer, frequency converter and detector can be performed on typical elements and nodes, as in the prototype, or on elements, for example, radar, considered in (see 4. Vasin VV, Stepanov BM Handbook problem book on radar. M., Sov. Radio, 1977, 320) and given on page 49.

Регистратор дальности может быть выполнен как в (см. 5. Бакулев П.А., Радиолокационные системы. Учебник для вузов, - М. Радиотехника, 2004, 320 с.) и приведенный на странице 240 рисунок 10.14.The range recorder can be performed both in (see 5. Bakulev PA, Radar systems. Textbook for universities, - M. Radiotekhnika, 2004, 320 pp.) And figure 10.14 on page 240.

Вычислительное устройство и цифровая линия задержки могут быть реализованы на программируемых логических интегральных схемах, например как в (см. 6. Стешенко В.Б. ПЛИС фирмы ALTERA: проектирование устройств обработки сигналов. - М.: ДОДЭКА, 2000. 128 с.).The computing device and the digital delay line can be implemented on programmable logic integrated circuits, for example, as in (see 6. Steshenko VB FPGA of ALTERA: design of signal processing devices. - M .: DODEKA, 2000. 128 p.).

Claims (8)

Способ измерения параметров движения объекта активным локатором, основанный на излучении импульсного сигнала, приеме отраженного эхосигнала от поверхности движущегося объекта, измерении между ними дальности, установлении исходного отсчетного времени Т, регистрации в первый дискретный период первой дальности R1 до наблюдаемого объекта, регистрации во второй дискретный период времени второй дальности R2 до наблюдаемого объекта, отличающийся тем, что в третий дискретный период времени дополнительно измеряют дальность R3 до движущегося объекта и затем вычисляют искомые параметры движения объекта по формулам: скорость сближения движущегося объекта и локатораA method for measuring the parameters of an object's motion by an active locator, based on emitting a pulse signal, receiving a reflected echo signal from the surface of a moving object, measuring the distance between them, establishing the initial reference time T, registering the first distance R 1 to the observed object in the first discrete period, registering in the second discrete the time period of the second distance R 2 to the observed object, characterized in that in the third discrete period of time, the distance R 3 to the moving object is additionally measured and then the sought parameters of the object's movement are calculated using the formulas: the speed of convergence of the moving object and the locator
Figure 00000010
Figure 00000010
 курсовой параметр Рexchange rate parameter P
Figure 00000011
Figure 00000011
 угол встречи α локатора с движущимся объектомangle of encounter α of the locator with a moving object
Figure 00000012
Figure 00000012
 где параметр S3 на момент третьего измерения естьwhere the parameter S 3 at the time of the third measurement is
Figure 00000013
.
Figure 00000013
...
RU2020122456A 2020-06-30 2020-06-30 Method for measuring object motion parametrs by an active locator RU2759199C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122456A RU2759199C1 (en) 2020-06-30 2020-06-30 Method for measuring object motion parametrs by an active locator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020122456A RU2759199C1 (en) 2020-06-30 2020-06-30 Method for measuring object motion parametrs by an active locator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2759199C1 true RU2759199C1 (en) 2021-11-10

Family

ID=78466970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020122456A RU2759199C1 (en) 2020-06-30 2020-06-30 Method for measuring object motion parametrs by an active locator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2759199C1 (en)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1403485A (en) * 1961-11-14 1975-08-28 Secr Defence Radar systems
US4430655A (en) * 1979-06-16 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Radar target angle measuring system
RU2171999C2 (en) * 1999-04-21 2001-08-10 Жуковский Юрий Георгиевич Method for determination of motion parameters of object of detection and ranging and device for its realization
JP2001264429A (en) * 2000-03-23 2001-09-26 Toshiba Corp Radar
RU2290661C2 (en) * 2005-03-09 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" Method for measuring meeting angle of active radio-locator and a concentrated airborne target
RU2533660C2 (en) * 2012-09-27 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Method and apparatus for independent radar self-correction of misalignment when small-size aircraft meets object at final flight path segment
RU2682661C1 (en) * 2018-06-05 2019-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
RU2703258C1 (en) * 2019-04-18 2019-10-16 Валерий Владимирович Хуторцев Range-measurement method of single-position radar of mobile radio signal sources on a road network

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1403485A (en) * 1961-11-14 1975-08-28 Secr Defence Radar systems
US4430655A (en) * 1979-06-16 1984-02-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Radar target angle measuring system
RU2171999C2 (en) * 1999-04-21 2001-08-10 Жуковский Юрий Георгиевич Method for determination of motion parameters of object of detection and ranging and device for its realization
JP2001264429A (en) * 2000-03-23 2001-09-26 Toshiba Corp Radar
RU2290661C2 (en) * 2005-03-09 2006-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "НИИ "Экран" Method for measuring meeting angle of active radio-locator and a concentrated airborne target
RU2533660C2 (en) * 2012-09-27 2014-11-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" Method and apparatus for independent radar self-correction of misalignment when small-size aircraft meets object at final flight path segment
RU2682661C1 (en) * 2018-06-05 2019-03-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
RU2703258C1 (en) * 2019-04-18 2019-10-16 Валерий Владимирович Хуторцев Range-measurement method of single-position radar of mobile radio signal sources on a road network

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6232913B1 (en) Method and system for measuring radar reflectivity and doppler shift by means of a pulse radar
US7679561B2 (en) Systems and methods for positioning using multipath signals
RU2248584C2 (en) Method for location of source of radio-frequency radiations
RU2557808C1 (en) Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder
RU2687057C1 (en) Method of determining coordinates of a moving object
JP2007192575A (en) Target positioning apparatus
US7362655B1 (en) Time-synchronous acoustic signal ranging system and method
RU2649073C1 (en) Method for determining coordinates of the underwater object by the hydroacoustic system of underwater navigation with an alignment beacon
RU2626380C1 (en) Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
RU2586078C2 (en) Single-position passive radioelectronic system for determining horizontal coordinates, target motion elements and kilometric attenuation coefficient of electromagnetic radiation of target
RU2643168C2 (en) Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method
RU2759199C1 (en) Method for measuring object motion parametrs by an active locator
JP4893883B2 (en) Radio altitude speed measuring apparatus and altitude speed measuring method using radio wave
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
JP2008304329A (en) Measuring device
RU2602274C1 (en) Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object
JP2006329829A (en) Radar device
RU2516594C1 (en) Method of determining distance estimation error using sonar system
RU2687240C1 (en) Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar
RU2584332C1 (en) Device for determining motion parameters of target
RU2551896C2 (en) Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor
Kumar et al. Performance analysis of TDOA and FDOA for missile tracking application using extended Kalman filter
RU2196342C2 (en) Procedure determining coordinates of objects in process of passive bistatic radiolocation
Li et al. A scheme to measure lateral velocity by radio interferometry
RU2273033C2 (en) Method for determining traveling speed of airborne target at ground-based radiolocation station