RU2765873C1 - Method for viewing the space - Google Patents

Method for viewing the space Download PDF

Info

Publication number
RU2765873C1
RU2765873C1 RU2021110216A RU2021110216A RU2765873C1 RU 2765873 C1 RU2765873 C1 RU 2765873C1 RU 2021110216 A RU2021110216 A RU 2021110216A RU 2021110216 A RU2021110216 A RU 2021110216A RU 2765873 C1 RU2765873 C1 RU 2765873C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving
transmitting
azimuth
coordinates
range
Prior art date
Application number
RU2021110216A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Задорожный
Александр Юрьевич Ларин
Алексей Вадимович Литвинов
Андрей Сергеевич Помысов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2021110216A priority Critical patent/RU2765873C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2765873C1 publication Critical patent/RU2765873C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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

Landscapes

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

Abstract

FIELD: radar technology.
SUBSTANCE: invention relates to radar technology and can be used to survey space. A directional pattern scans according to azimuth, sequential data processing is performed in discrete time, a fan-shaped transmitting directional pattern is formed in each azimuthal position in transmission mode, a receiving directional pattern is formed in reception mode, each beam of which has a needle shape, and neighboring beams overlap at half power level, while the width of the receiving and transmitting directional patterns corresponds to the angular size of the detection zone, objects are detected, their speed, the range and angular coordinates are measured using the monopulse signal processing method. If, according to the measured values of the range and speed of the detected object, according to a pre-accepted criterion, a decision is made on the need to clarify the coordinates of the object, then the transmitting and receiving directional patterns are moved by electronic scanning to one of the previous azimuthal positions, the range and angular coordinates of the selected object are measured, after moving the transmitting and receiving directional patterns space survey is continued.
EFFECT: reduction in the time required to trace the selected objects.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к способам обзора пространства, и предназначено для использования в радиолокационных системах (РЛС) с цифровыми антенными решетками (ЦАР).The invention relates to radar technology, and in particular to methods for surveying space, and is intended for use in radar systems (RLS) with digital antenna arrays (DAR).

Известен способ обзора пространства [1 - стр. 39 - Обработка сигналов в многоканальных РЛС / Под ред. А.П. Лукошкина. М.; Радио и связь. 1983 - 328 с.] путем параллельного обзора по всем измеряемым координатам с помощью многолучевой РЛС, при этом формируются перекрывающиеся лучи диаграммы направленности (ДН), охватывающие всю зону обзора.A known way to view the space [1 - p. 39 - Signal processing in multi-channel radar / Ed. A.P. Lukoshkin. M.; Radio and communication. 1983 - 328 S.] by parallel review of all measured coordinates using a multi-beam radar, while forming overlapping beams of the radiation pattern (DN), covering the entire viewing area.

Недостатками известного способа являются избыточные ресурсы, которые требуются для формирования параллельных лучей по всем измеряемым координатам.The disadvantages of the known method are the redundant resources required for the formation of parallel beams in all measured coordinates.

Известен способ обзора пространства [2 - стр. 233 - Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. М.; Сов. радио. 1975 - 336 с.], в котором формируется многолучевая ДН в угломестной плоскости за счет облучения зеркальной антенны несколькими излучателями (рупорами), при этом линейка излучателей расположена в угломестной плоскости и зафиксирована относительно оси зеркала, каждый излучатель соединен со своим приемо-передатчиком отдельным фидером и формирует парциальный луч на своей несущей частоте. Прием отраженных сигналов каждым излучателем также осуществляется на своей частоте. Сканирование по азимуту осуществляется механическим вращением антенны.There is a known way of viewing space [2 - p. 233 - Belotserkovsky G.B. Fundamentals of radar and radar devices. M.; Owls. radio. 1975 - 336 p.], in which a multibeam DN is formed in the elevation plane due to the irradiation of the reflector antenna with several emitters (horns), while the line of emitters is located in the elevation plane and is fixed relative to the axis of the mirror, each emitter is connected to its transceiver by a separate feeder and forms a partial beam at its carrier frequency. Reception of the reflected signals by each emitter is also carried out at its own frequency. Scanning in azimuth is carried out by mechanical rotation of the antenna.

Недостатками известного способа обзора пространства являются:The disadvantages of the known method of viewing space are:

- низкий КПД передающей части устройства за счет больших потерь излучаемого и принимаемого сигнала в фидерах, соединяющих излучатели (рупоры) и приемо-передающие каналы, поскольку они значительно разнесены в пространстве;- low efficiency of the transmitting part of the device due to large losses of the emitted and received signal in the feeders connecting the emitters (horns) and the receiving-transmitting channels, since they are significantly separated in space;

- недостаточно высокая надежность, поскольку при выходе из строя одного приемо-передатчика обзор пространства становится невозможен в том секторе угломестного обзора, который обеспечивал этот приемо-передатчик.- insufficiently high reliability, since if one transceiver fails, the view of space becomes impossible in the sector of the elevation view that this transceiver provided.

Известен способ обзора пространства [3 - Способ обзора пространства и сопровождения объектов поверхности при маловысотном полете - Патент РФ 2211459, опубл. 27.08.2003], заключающийся в том, что обнаружение объектов включает последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому текущему такту tn обработки, полученных при обзоре пространства с использованием веерной диаграммы направленности и занимающей М положений по горизонтали и диаграммы направленности с игольчатой формой, зондирующей отдельные выбранные участки зоны обзора с малым периодом обзора, при этом обе диаграммы направленности формируются одной антенной системой с электронным управлением лучом.A known method of viewing space [3 - Method of viewing space and tracking surface objects during low-altitude flight - RF Patent 2211459, publ. 08/27/2003], which consists in the fact that the detection of objects includes sequential processing of data in discrete time with reference to each current cycle t n of processing obtained during the survey of space using a fan-shaped radiation pattern and occupying M horizontal positions and a radiation pattern with a needle shape , probing separate selected sections of the view area with a short survey period, while both radiation patterns are formed by one antenna system with electronic beam control.

Недостатками известного способа обзора пространства являются:The disadvantages of the known method of viewing space are:

- большое время обзора, так как измерение координат объекта выполняется в два этапа: вначале используется веерная ДН в режиме приема и передачи, при этом производится грубое измерение координат объекта, а для уточнения координат дополнительно используется ДН с игольчатой формой, что значительно удлиняет время обзора при увеличении числа объектов;- long survey time, since the measurement of the object's coordinates is carried out in two stages: first, a fan-shaped RP is used in the receive and transmit mode, while a rough measurement of the object's coordinates is performed, and to clarify the coordinates, an RP with a needle shape is additionally used, which significantly lengthens the survey time at increasing the number of objects;

- недостаточная точность измерения координат объекта, поскольку для измерения используется единственная ДН с игольчатой формой, и метод максимума [2 - стр. 87].- insufficient accuracy of measuring the coordinates of the object, since a single DN with a needle shape is used for measurement, and the maximum method [2 - p. 87].

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ обзора пространства [4 - Способ обзора пространства - Патент РФ 2610833, опубл. 16.02.2017 г.], взятый за прототип, при котором сканируют диаграммой направленности по азимуту, при этом выполняют последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому азимутальному положению диаграммы направленности, для формирования передающей и приемной диаграмм направленности используют многоэлементную цифровую антенную решетку, при этом в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи формируют передающую диаграмму направленности веерной формы в угломестной плоскости, в режиме приема принимаемые отраженные сигналы представляются в виде цифровых отсчетов, из которых путем взвешенного суммирования формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности, каждый луч которой имеет игольчатую форму, а соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, при этом ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости, выполняют обнаружение объектов, измерение их дальности и угломестной координаты моноимпульсным методом обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей.The closest in technical essence to the invention is a way to view space [4 - Way to view space - RF Patent 2610833, publ. February 16, 2017], taken as a prototype, in which they scan the radiation pattern in azimuth, while sequential data processing is performed in discrete time with reference to each azimuth position of the radiation pattern, a multi-element digital antenna array is used to form the transmitting and receiving radiation patterns, at the same time, in each azimuth position of the radiation pattern in the transmission mode, a transmitting fan-shaped radiation pattern is formed in the elevation plane, in the reception mode, the received reflected signals are presented in the form of digital readings, from which, by weighted summation, a receiving multipath radiation pattern is formed in the elevation plane, each beam of which has a needle shape, and adjacent beams overlap at the half power level, while the width of the receiving and transmitting radiation patterns corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane, detection is performed objects, measuring their range and elevation coordinates by a monopulse signal processing method for each of the adjacent pairs of receiving beams.

Недостатком прототипа является большой период сканирования пространства, который может составлять несколько секунд, при этом за время от обзора к обзору координаты объекта с высокой скоростью движения могут значительно измениться.The disadvantage of the prototype is a long space scanning period, which can be several seconds, while from review to review, the coordinates of an object with a high speed of movement can change significantly.

Технической проблемой, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является снижение периода измерения координат выбранных объектов.The technical problem to be solved by the invention is to reduce the period of measurement of the coordinates of the selected objects.

Для решения указанной технической проблемы предлагается способ обзора пространства, при котором сканируют диаграммой направленности по азимуту, при этом выполняют последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому азимутальному положению диаграммы направленности, для формирования передающей и приемной диаграмм направленности используют цифровую антенную решетку, при этом в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи формируют передающую диаграмму направленности веерной формы в угломестной плоскости, в режиме приема принимаемые отраженные сигналы представляют в виде цифровых отсчетов, из которых путем взвешенного суммирования формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности, каждый луч которой имеет игольчатую форму, а соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, при этом ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости, выполняют обнаружение объектов, измерение их скорости, дальности и угломестной координаты моноимпульсным методом обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей, имеющих одинаковую азимутальную координату.To solve this technical problem, a method for surveying space is proposed, in which they scan the radiation pattern in azimuth, while sequential data processing is performed in discrete time with reference to each azimuth position of the radiation pattern, a digital antenna array is used to form the transmitting and receiving radiation patterns, while in each azimuthal position of the radiation pattern in the transmission mode, a transmitting fan-shaped radiation pattern is formed in the elevation plane; in the reception mode, the received reflected signals are presented in the form of digital readings, from which, by weighted summation, a receiving multipath radiation pattern in the elevation plane is formed, each beam of which has a needle-shaped shape, and adjacent beams overlap at the half power level, while the width of the receiving and transmitting radiation patterns corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane axis, detect objects, measure their speed, range and elevation coordinates by a monopulse signal processing method for each of the neighboring pairs of receiving beams having the same azimuth coordinate.

Согласно изобретению, в случае, если по измеренным значениям дальности и скорости обнаруженного объекта по заранее принятому критерию принимают решение о необходимости уточнения координат объекта, то из m-го азимутального положения выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в одно из k предыдущих азимутальных положений, соответствующее предполагаемому направлению на выбранный обнаруженный объект, где k может принимать значение от 1 до m-1, выполняют измерение дальности и угломестной координаты выбранного объекта, после этого выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в азимутальное положение m+1 и продолжают обзор пространства путем сканирования диаграммы направленности по азимуту.According to the invention, in the event that, according to the measured values of the range and speed of the detected object, according to a predetermined criterion, a decision is made on the need to clarify the coordinates of the object, then from the m-th azimuthal position, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to one of the k previous azimuth positions corresponding to the expected direction to the selected detected object, where k can take a value from 1 to m-1, the range and elevation coordinates of the selected object are measured, after which the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to the azimuthal position m + 1 and continue the survey of space by scanning the radiation pattern in azimuth.

Техническим результатом является уменьшение времени завязки трассы выбранных объектов за счет более частого измерения их координат.The technical result is to reduce the time of tying the route of the selected objects due to the more frequent measurement of their coordinates.

Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:The comparative analysis of the claimed method and the prototype shows that their difference is as follows:

- в прототипе измерение координат объекта производится с периодом сканирования пространства, который может составлять несколько секунд, при этом координаты объекта, двигающегося с высокой скоростью движения за это время могут сильно измениться. В предлагаемом способе снижен период измерения координат выбранных объектов, параметры которых соответствуют заранее заданному критерию, например, с высокой скоростью движения, что обеспечивает более точное сопровождение объектов, чем в прототипе;- in the prototype, the object coordinates are measured with a space scanning period, which can be several seconds, while the coordinates of an object moving at a high speed during this time can change greatly. In the proposed method, the period of measurement of the coordinates of the selected objects, the parameters of which correspond to a predetermined criterion, for example, with a high speed of movement, is reduced, which provides more accurate tracking of objects than in the prototype;

- в прототипе завязка трассы объекта производится через несколько периодов сканирования пространства, который может составлять несколько секунд. В предлагаемом способе снижен период завязки трассы выбранных объектов за счет более частого измерения их координат.- in the prototype, the object trace is tied after several space scanning periods, which can be several seconds. In the proposed method, the period of tying the route of the selected objects is reduced due to the more frequent measurement of their coordinates.

Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа обзора пространства из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinguishing features and properties of the proposed method of viewing space from the literature is not known, so it meets the criteria of novelty and inventive step.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства, обеспечивающего реализацию предложенного способа.In FIG. 1 shows a block diagram of a device that provides the implementation of the proposed method.

На фиг. 2 приведена структурная схема системы управления и цифрового диаграммообразования.In FIG. 2 shows a block diagram of the control system and digital diagramming.

На фиг. 3 приведена структурная схема преобразователя частоты.In FIG. 3 shows a block diagram of the frequency converter.

На фиг. 4 приведена структурная схема модуля управления и цифровой обработки сигналов.In FIG. 4 shows a block diagram of the control module and digital signal processing.

При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:When implementing the proposed method, the following sequence of actions is performed:

- сканируют диаграммой направленности по азимуту, при этом выполняют последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому азимутальному положению диаграммы направленности - 1;- scan the radiation pattern in azimuth, while performing sequential data processing in discrete time with reference to each azimuth position of the radiation pattern - 1;

- для формирования передающей и приемной диаграмм направленности используют цифровую антенную решетку, при этом в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи формируют передающую диаграмму направленности веерной формы в угломестной плоскости - 2;- to form the transmitting and receiving radiation patterns, a digital antenna array is used, while in each azimuth position of the radiation pattern in the transmission mode, a transmitting fan-shaped radiation pattern is formed in the elevation plane - 2;

- в режиме приема принимаемые отраженные сигналы представляются в виде цифровых отсчетов, из которых путем взвешенного суммирования формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности, каждый луч которой имеет игольчатую форму, а соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, при этом ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости -3;- in the receiving mode, the received reflected signals are presented in the form of digital readings, from which, by weighted summation, a receiving multibeam radiation pattern is formed in the elevation plane, each beam of which has a needle shape, and neighboring beams overlap at the half power level, while the width of the receiving and transmitting diagrams directivity corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane -3;

- выполняют обнаружение объектов, измерение их скорости, дальности и угломестной координаты моноимпульсным методом обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей, имеющих одинаковую азимутальную координату - 4;- perform the detection of objects, the measurement of their speed, range and elevation coordinates monopulse signal processing method for each of the neighboring pairs of receiving beams having the same azimuthal coordinate - 4;

- в случае, если по измеренным значениям дальности и скорости обнаруженного объекта по заранее принятому критерию принимается решение о необходимости уточнения координат объекта, то из m-ного азимутального положения выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в одно из k предыдущих азимутальных положений, соответствующее предполагаемому направлению на выбранный обнаруженный объект, где k может принимать значение от 1 до m-1 - 5;- if, based on the measured values of the range and speed of the detected object, according to a predetermined criterion, a decision is made on the need to clarify the coordinates of the object, then from the m-th azimuthal position, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to one of the k previous azimuthal positions , corresponding to the intended direction to the selected detected object, where k can take a value from 1 to m-1 - 5;

- выполняют измерение дальности и угломестной координаты выбранного объекта, после этого выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в азимутальное положение m+1 и продолжают обзор пространства путем сканирования диаграммы направленности по азимуту - 6.- measure the range and elevation coordinate of the selected object, then move the transmitting and receiving radiation patterns by electronically scanning them to the azimuth position m + 1 and continue viewing the space by scanning the radiation pattern in azimuth - 6.

Предложенный способ может работать как при электронном сканировании диаграммы направленности (ДН) по азимуту при неподвижной цифровой антенной решетке (ЦАР), так и при сканировании ДН по азимуту за счет механического перемещения (вращения) ЦАР.The proposed method can work both with electronic scanning of the radiation pattern (RP) in azimuth with a fixed digital antenna array (DA) and with scanning of RP in azimuth due to the mechanical movement (rotation) of the DA.

Реализация предложенного способа обзора пространства возможна, например, с помощью устройства, включающего в себя (фиг. 1) ЦАР 1, блок управления (БУ) 2, первый управляющий выход которого подключен к управляющему входу системы управления и цифрового диаграммообразования (СУЦДО) 7, являющимся управляющим входом ЦАР 1, второй управляющий выход - ко входу управления опорно-поворотного устройства (ОПУ) 3, третий управляющий выход - к управляющему входу блока обнаружения и измерения координат объектов (БОЙКО) 4, а вход - к выходу БОЙКО 4.The implementation of the proposed method for viewing space is possible, for example, using a device that includes (Fig. 1) CAR 1, a control unit (CU) 2, the first control output of which is connected to the control input of the control system and digital diagramming (SUTSDO) 7, which is control input CAR 1, the second control output - to the control input of the turntable (OPU) 3, the third control output - to the control input of the unit for detecting and measuring the coordinates of objects (BOIKO) 4, and the input - to the output BOIKO 4.

ЦАР 1 включает в себя N приемопередающих модулей (ППМ) 5, систему формирования и распределения сигналов (СФРС) 6 и систему управления и цифрового диаграммообразования СУЦДО 7.CAR 1 includes N transceiver modules (TRM) 5, a signal generation and distribution system (SFRS) 6, and a control and digital diagramming system SUTSDO 7.

СФРС 6 имеет N выходов зондирующего сигнала (ЗС), соединенных со входами ЗС ППМ 5, N выходов дискретизации Fд, соединенных со входами дискретизации ППМ 5, N выходов гетеродина Fгет, соединенных с гетеродинными входами ППМ 5.SFRS 6 has N outputs of the probing signal (SS) connected to the inputs of the SS PPM 5, N sampling outputs Fd connected to the sampling inputs of the PPM 5, N outputs of the local oscillator Fget connected to the heterodyne inputs of the PPM 5.

ППМ 5 содержат последовательно соединенные фазовращатель (ФВ) 8, твердотельный усилитель мощности (УМ) 9, циркулятор 10 и антенный элемент (АЭ) 11. К выходу циркулятора 10 подключены последовательно соединенные малошумящий усилитель (МШУ) 12, преобразователь частоты (ПРЧ) 13, гетеродинный вход которого является гетеродинным входом ППМ 5 и модуль управления и цифровой обработки сигналов (МУЦОС) 14, вход дискретизации которого является входом дискретизации ППМ 5.PPM 5 contain series-connected phase shifter (PV) 8, solid-state power amplifier (PA) 9, circulator 10 and antenna element (AE) 11. Series-connected low-noise amplifier (LNA) 12, frequency converter (FR) 13 are connected to the output of circulator 10, the heterodyne input of which is the heterodyne input of the PPM 5 and the control and digital signal processing module (DSP) 14, the sampling input of which is the sampling input of the PPM 5.

Выход данных МУЦОС 14 является выходом данных ППМ 5 и соединен с одним из N входов данных СУЦДО 7, управляющий вход МУЦОС 14 является управляющим входом ППМ 5 и соединен с одним из N управляющих выходов СУЦДО 7. Первый, второй и третий управляющие выходы МУЦОС 14 соединены соответственно с управляющими входами ПРЧ 13, УМ 9 и фазовращателя 8. Выход данных СУЦДО 7 соединен со входом данных БОЙКО 4.The data output of the MUTsOS 14 is the data output of the MTS 5 and is connected to one of the N data inputs of the MUTs 7, the control input of the MUTsOS 14 is the control input of the MTS 5 and is connected to one of the N control outputs of the MTS 7. The first, second and third control outputs of the MUTs 14 are connected respectively with the control inputs of the frequency converter 13, PA 9 and phase shifter 8. The data output of the SUTSDO 7 is connected to the data input of the BOIKO 4.

СУЦДО 7 (фиг. 2) имеет К формирователей 15 по числу формируемых лучей, каждый из которых содержит N каналов, при этом входы i-тых каналов в формирователях 15 объединены. Каждый канал формирователя 15 содержит перемножитель 16, первый вход которого является входом канала, ко второму входу подключен выход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 17, а выход перемножителя 16 является выходом канала и подключен к одному из N входов цифрового сумматора 18, выход которого подключен к одному из К входов интерфейса (И) 19. Выход интерфейса 19 является выходом данных СУЦДО 7. Устройство управления (УУ) 20, вход которого является управляющим входом СУЦДО 7, имеет N+1 управляющих выходов, которые являются управляющими выходами СУЦДО 7. Все блоки СУЦДО 7 могут быть выполнены, в зависимости от числа ППМ 5 и числа лучей К, в виде одной или нескольких программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).SUTSDO 7 (Fig. 2) has K shapers 15 according to the number of formed beams, each of which contains N channels, while the inputs of the i-th channels in the shapers 15 are combined. Each channel of the shaper 15 contains a multiplier 16, the first input of which is the input of the channel, the output of read-only memory (ROM) 17 is connected to the second input, and the output of the multiplier 16 is the output of the channel and is connected to one of the N inputs of the digital adder 18, the output of which is connected to one of the K inputs of the interface (I) 19. The output of the interface 19 is the data output of the SDDS 7. The control device (CU) 20, whose input is the control input of the SDDS 7, has N + 1 control outputs, which are the control outputs of the SDDS 7. All blocks SUTSDO 7 can be performed, depending on the number of PPM 5 and the number of beams K, in the form of one or more programmable logic integrated circuits (FPGA).

ПРЧ 13 (фиг. 3) представляет собой последовательно соединенные смеситель (СМ) 21, вход которого является входом ПРЧ 13, а гетеродинный вход - гетеродинным входом ПРЧ 13 и усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 22, выход которого является выходом промежуточной частоты (ПЧ) ПРЧ 13, а управляющий вход - управляющим входом ПРЧ 13.PFC 13 (Fig. 3) is a series-connected mixer (SM) 21, the input of which is the input of the PFC 13, and the heterodyne input is the heterodyne input of the PFC 13 and the intermediate frequency amplifier (IF) 22, the output of which is the output of the intermediate frequency (IF) PFC 13, and the control input - the control input of the PFC 13.

МУЦОС 14 (фиг. 4) представляет собой последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23, вход которого является входом ПЧ МУЦОС 14, а тактовый вход является входом дискретизации МУЦОС 14 и блок управления и обработки (БУО) 24. Первый, второй и третий управляющие выходы БУО 24 являются, соответственно, первым, вторым и третьим управляющим выходами МУЦОС 14. Выход данных и управляющий вход БУО 24 являются, соответственно, выходом данных и управляющим входом МУЦОС 14.MUTSOS 14 (Fig. 4) is a serially connected analog-to-digital converter (ADC) 23, the input of which is the input of the IF MUTSOS 14, and the clock input is the sampling input of the MUTSOS 14 and the control and processing unit (CUO) 24. The first, second and the third control outputs of the VCU 24 are, respectively, the first, second and third control outputs of the MUCM 14. The data output and the control input of the VCU 24 are, respectively, the data output and the control input of the MUCM 14.

СФРС 6 представляет собой три синтезатора частоты, обеспечивающих формирование зондирующего сигнала ЗС, сигнала тактовой частоты дискретизации Fд, и сигнала гетеродина Fгет. При этом могут быть использованы, например, синтезаторы из [5 - стр. 142-143. Mini-Circuits. RF & Microwave components guide. 2010]. Сформированные в синтезаторах сигналы разветвляются HaN выходов с помощью делителей мощности [5 - стр. 136-140].SFRS 6 consists of three frequency synthesizers that provide the formation of a probing signal SS, a signal of the sampling clock frequency Fd, and a local oscillator signal Fhet. This can be used, for example, synthesizers from [5 - pp. 142-143. Mini Circuits. RF & Microwave components guide. 2010]. The signals generated in the synthesizers are branched out by HaN outputs with the help of power dividers [5 - pp. 136-140].

БОЙКО 4 представляет собой ЭВМ, обеспечивающую обработку отсчетов сигнала по заданному алгоритму.BOYKO 4 is a computer that provides processing of signal samples according to a given algorithm.

БУ 2 представляет собой ЭВМ, обеспечивающую управление работой устройств ЦАР 1, ОПУ 3 и БОЙКО 4, а также отображение координат обнаруженных объектов.BU 2 is a computer that controls the operation of the devices TsAR 1, OPU 3 and BOYKO 4, as well as displaying the coordinates of detected objects.

ОПУ 3 представляет собой устройство, обеспечивающее вращение ЦАР 1 в азимутальной плоскости, и может быть выполнено на основе опорно-поворотного круга с подшипником и червячного вала с электромотором.OPU 3 is a device that provides rotation of the CAR 1 in the azimuthal plane, and can be made on the basis of a slewing ring with a bearing and a worm shaft with an electric motor.

Устройство может работать как при электронном сканировании ДН по азимуту при неподвижной ЦАР 1, так и при сканировании ДН по азимуту за счет механического вращения ЦАР 1 с помощью ОПУ 3. Сектор сканирования по азимуту в первом случае ограничивается характеристиками ЦАР 1, а во втором случае равен 360°.The device can operate both during electronic scanning of the RP in azimuth with a fixed CAR 1, and when scanning the RP in azimuth due to the mechanical rotation of the CAR 1 using the OPA 3. The scanning sector in azimuth in the first case is limited by the characteristics of the CAR 1, and in the second case it is equal to 360°.

В каждом азимутальном положении ДН в режиме передачи формируют веерную передающую диаграмму направленности в угломестной плоскости с помощью ЦАР 1. Формирование передающей ДН производится путем установки в ППМ 5 из состава ЦАР 1 требуемых фазовых и амплитудных соотношений регулировкой сдвига фазы зондирующего сигнала ЗС в фазовращателях 8 и коэффициента усиления усилителей мощности УМ 9.In each azimuthal position of the RP in the transmission mode, a fan-shaped transmitting directional pattern is formed in the elevation plane using the CA 1. The formation of the transmitting RP is carried out by setting the required phase and amplitude ratios in the PPM 5 from the CA 1 by adjusting the phase shift of the ES probing signal in the phase shifters 8 and the coefficient amplification of power amplifiers PA 9.

Для случая плоской прямоугольной ЦАР, апертура которой содержит Nx АЭ 11, установленных вдоль координаты X на расстоянии dx, и Nv АЭ 11, установленных вдоль координаты Y, на расстоянии dy, диаграмма направленности F(ϕ,θ) определяется как [6 - стр. 27-28, Кузьмин С.З Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - КВИЦ. 2000]:For the case of a flat rectangular CAR, the aperture of which contains N x AE 11 installed along the X coordinate at a distance d x , and N v AE 11 installed along the Y coordinate at a distance d y , the radiation pattern F(ϕ,θ) is defined as [ 6 - pp. 27-28, Kuzmin S.Z. Digital radar. Introduction to theory. - CVIC. 2000]:

Figure 00000001
Figure 00000001

где Axi,Ayi - коэффициенты амплитудного распределения в УМ 9, соединенных с АЭ 11, которые расположены вдоль координат X и Y соответственно;where A xi ,A yi - coefficients of the amplitude distribution in the PA 9 connected to the AE 11, which are located along the X and Y coordinates, respectively;

ψх1, ψу1 - коэффициенты фазового распределения, представленные в виде фазовых сдвигов в фазовращателях 8, соединенных через УМ 9 и циркулятор 10 с АЭ 11, которые расположены вдоль координат X и Y соответственно.ψ x1 , ψ y1 - phase distribution coefficients, presented in the form of phase shifts in the phase shifters 8, connected through the AM 9 and the circulator 10 with the AE 11, which are located along the X and Y coordinates, respectively.

Для наземных обзорных РЛС веерная ДН может иметь косекансную форму [7 - рис. 5.1 б - Бакулев П.А. Радиолокационные системы. М.: Радиотехника. 2007. - 376 с.]. Такая форма ДН формируется путем установки соответствующих амплитудных и фазовых коэффициентов в усилителях мощности 9 и фазовращателях 8, например, как описано в [8 - Лопатенко Э.В., Марусич А.А. Диаграмма направленности антенны cosec с низким уровнем боковых лепестков. // Радиотехника, 2006, №12, с. 49-53.].For ground-based surveillance radars, a fan pattern can have a cosecant shape [7 - fig. 5.1 b - Bakulev P.A. radar systems. Moscow: Radio engineering. 2007. - 376 p.]. This form of DN is formed by setting the appropriate amplitude and phase coefficients in power amplifiers 9 and phase shifters 8, for example, as described in [8 - Lopatenko E.V., Marusich A.A. cosec antenna pattern with low side lobes. // Radio engineering, 2006, No. 12, p. 49-53].

После усиления зондирующего сигнала ЗС в УМ 9 он поступает на подключенный к этому каналу антенный элемент (АЭ) 11 по соединительной цепи минимальной длины.After amplifying the probing signal of the ES in the PA 9, it is fed to the antenna element (AE) 11 connected to this channel through the connecting circuit of the minimum length.

После излучения зондирующего сигнала ЗС ЦАР 1 переходит в режим приема.After the emission of the probing signal from the ES, the CAR 1 switches to the receive mode.

В режиме приема принимаемые отраженные сигналы с выхода каждого АЭ 11 в каждом ППМ 5 проходят через циркулятор 10, усиливаются в МШУ 12, преобразуются по частоте в ПРЧ 13 и представляются в виде цифровых отсчетов Smn(t) с помощью АЦП 23.In the reception mode, the received reflected signals from the output of each AE 11 in each PPM 5 pass through the circulator 10, are amplified in the LNA 12, converted in frequency in the TX 13 and presented as digital samples S mn (t) using the ADC 23.

Из полученных цифровых отсчетов формируют приемные многолучевые в угломестной плоскости ДН с лучами игольчатой формы путем взвешенного суммирования в СУЦДО 7.From the received digital readings, receiving multibeam DNs in the elevation plane with needle-shaped rays are formed by weighted summation in the SUTsDO 7.

Отсчеты i-го луча с направлением максимума ϕi, θi вычисляются путем умножения цифрового потока с каждого АЦП 23 в перемножителях 16 на весовой множитель Wmnii) из ПЗУ 17 и суммирования в цифровом сумматореThe readings of the i-th beam with the direction of the maximum ϕ i , θ i are calculated by multiplying the digital stream from each ADC 23 in multipliers 16 by the weight factor W mnii ) from the ROM 17 and summing in a digital adder

18. Диаграмма направленности для i-го луча имеет вид18. The radiation pattern for the i-th beam has the form

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
where
Figure 00000003

Число лучей К в каждой ДН определяется требуемой зоной обзора в угломестной плоскости и шириной одного луча. Лучи приемной многолучевой ДН имеют игольчатую форму, расположены в угломестной плоскости, при этом направления их максимумов обеспечивает перекрытие соседних лучей по уровню L от максимума. Величина L может быть принята половине от максимума (половинной мощности) или другому значению, в зависимости от алгоритма работы аппаратуры. Ширина приемной диаграммы направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости.The number of beams K in each pattern is determined by the required field of view in the elevation plane and the width of one beam. The beams of the receiving multibeam RP are needle-shaped, located in the elevation plane, while the direction of their maxima ensures the overlap of adjacent beams at the level L from the maximum. The value of L can be taken as half of the maximum (half power) or another value, depending on the algorithm of the equipment. The width of the receiving radiation pattern corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane.

Сформированные отсчеты К приемных лучей с выходов формирователей 15 поступают в интерфейс 19, где преобразуются в последовательную форму и в виде последовательных кодов передаются в БОЙКО 4, где в каждой из соседних пар сформированных приемных лучей выполняется обнаружение объектов, например, движущихся, измерение их дальности и угломестных координат, соответствующих угломестному и азимутальному положению тех приемных лучей, в которых они были обнаружены [9, стр. 185-189 - Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. М.: Техносерв. 2014. Т. 1].The generated readings K of the receiving beams from the outputs of the shapers 15 are sent to the interface 19, where they are converted into a serial form and transmitted in the form of serial codes to the BOYKO 4, where in each of the neighboring pairs of the formed receiving beams, objects are detected, for example, moving, their range is measured and elevation coordinates corresponding to the elevation and azimuth position of those receiving beams in which they were detected [9, pp. 185-189 - Handbook of radar / Ed. M.I. Skolnik. Moscow: Technoserv. 2014. Vol. 1].

Выполняют сравнение измеренных значений дальности и скорости обнаруженного объекта с заранее принятым критерием. В случае, если по измеренным значениям дальности и скорости обнаруженного объекта по заранее принятому критерию принимается решение о необходимости уточнения координат объекта, то из m-ного азимутального положения выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в одно из k предыдущих азимутальных положений, соответствующее предполагаемому направлению на выбранный обнаруженный объект, где k может принимать значение от 1 до m-1. В этом положении выполняют измерение дальности и угломестной координаты выбранного объекта.The measured values of the range and speed of the detected object are compared with a predetermined criterion. If, based on the measured values of the range and speed of the detected object, according to a predetermined criterion, a decision is made on the need to clarify the coordinates of the object, then from the m-th azimuthal position, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to one of the k previous azimuthal positions, corresponding to the intended direction to the selected detected object, where k can take a value from 1 to m-1. In this position, the distance and elevation coordinates of the selected object are measured.

Далее выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в азимутальное положение m+1 и продолжают обзор пространства путем сканирования диаграммы направленности по азимуту.Next, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by means of their electronic scanning to the azimuth position m+1 and the survey of space is continued by scanning the radiation pattern in azimuth.

Применение в предлагаемом способе дополнительного измерения координат выбранного объекта, например, двигающегося с высокой скоростью, позволяет выполнять более точное сопровождение объектов, чем в прототипе, в котором измерение координат производится с периодом сканирования пространства, который может составлять несколько секунд, при этом за время от обзора к обзору координаты скоростного объекта могут сильно измениться.The use in the proposed method of additional measurement of the coordinates of the selected object, for example, moving at high speed, allows you to perform more accurate tracking of objects than in the prototype, in which the coordinates are measured with a space scanning period, which can be several seconds, while during the review the coordinates of a high-speed object can change greatly before the review.

Применение в предлагаемом способе более частого измерения координат выбранных объектов снижает время завязки трассы этих объектов, по сравнению с прототипом, в котором завязка трассы объекта производится через несколько периодов сканирования пространства.The use in the proposed method of more frequent measurement of the coordinates of the selected objects reduces the time of tying the route of these objects, compared with the prototype, in which the tying of the object's route is performed after several periods of space scanning.

Работоспособность предлагаемого способа была проверена на макете устройства (фиг. 1). Испытания показали совпадение полученных характеристик с расчетными.The performance of the proposed method was tested on a mock-up device (Fig. 1). Tests showed the coincidence of the obtained characteristics with the calculated ones.

Claims (1)

Способ обзора пространства, при котором сканируют диаграммой направленности по азимуту, при этом выполняют последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому азимутальному положению диаграммы направленности, для формирования передающей и приемной диаграмм направленности используют цифровую антенную решетку, при этом в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи формируют передающую диаграмму направленности веерной формы в угломестной плоскости, в режиме приема принимаемые отраженные сигналы представляют в виде цифровых отсчетов, из которых путем взвешенного суммирования формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности, каждый луч которой имеет игольчатую форму, а соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, при этом ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости, выполняют обнаружение объектов, измерение их скорости, дальности и угломестной координаты моноимпульсным методом обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей, имеющих одинаковую азимутальную координату, отличающийся тем, что в случае если по измеренным значениям дальности и скорости обнаруженного объекта по заранее принятому критерию принимают решение о необходимости уточнения координат объекта, то из m-го азимутального положения выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в одно из k предыдущих азимутальных положений, соответствующее предполагаемому направлению на выбранный обнаруженный объект, где k может принимать значение от 1 до m-1, выполняют измерение дальности и угломестной координаты выбранного объекта, после этого выполняют перемещение передающей и приемной диаграмм направленности путем их электронного сканирования в азимутальное положение m+1 и продолжают обзор пространства путем сканирования диаграммы направленности по азимуту.A method for surveying space, in which the directional pattern is scanned in azimuth, while sequential data processing is performed in discrete time with reference to each azimuth position of the directional pattern, a digital antenna array is used to form the transmitting and receiving directional patterns, while in each azimuthal position of the directional pattern in the transmission mode, a transmitting fan-shaped radiation pattern is formed in the elevation plane; in the reception mode, the received reflected signals are presented in the form of digital readings, from which, by weighted summation, a receiving multipath radiation pattern is formed in the elevation plane, each beam of which has a needle shape, and adjacent rays overlap at the half power level, while the width of the receiving and transmitting radiation patterns corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane, objects are detected, their angle is measured speed, range and elevation coordinates by a monopulse method for processing signals from each of the neighboring pairs of receiving beams having the same azimuth coordinate, characterized in that if, according to the measured values of the range and speed of the detected object, according to a predetermined criterion, a decision is made on the need to clarify the coordinates of the object, then from the m-th azimuth position, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to one of the k previous azimuth positions corresponding to the intended direction to the selected detected object, where k can take a value from 1 to m-1, the range and elevation are measured coordinates of the selected object, after that, the transmitting and receiving radiation patterns are moved by electronically scanning them to the azimuth position m+1 and continue the survey of space by scanning the radiation pattern in azimuth.
RU2021110216A 2021-04-12 2021-04-12 Method for viewing the space RU2765873C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110216A RU2765873C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Method for viewing the space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021110216A RU2765873C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Method for viewing the space

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2765873C1 true RU2765873C1 (en) 2022-02-04

Family

ID=80214816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021110216A RU2765873C1 (en) 2021-04-12 2021-04-12 Method for viewing the space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2765873C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005531A (en) * 1998-09-23 1999-12-21 Northrop Grumman Corporation Antenna assembly including dual channel microwave transmit/receive modules
RU2211459C2 (en) * 2001-03-22 2003-08-27 Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Государственного унитарного предприятия "Военно-промышленного комплекса "МАПО" Technique of space scan and tracking of surface objects in low-altitude flight
WO2008105458A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Denso Corporation Electronic scan rader device and receiving array antenna
US20110291890A1 (en) * 2008-06-13 2011-12-01 Thales Method for angularly refining the antenna beam of a radar
RU2610833C1 (en) * 2015-10-27 2017-02-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Space scanning method
RU2735744C1 (en) * 2020-03-27 2020-11-06 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6005531A (en) * 1998-09-23 1999-12-21 Northrop Grumman Corporation Antenna assembly including dual channel microwave transmit/receive modules
RU2211459C2 (en) * 2001-03-22 2003-08-27 Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Государственного унитарного предприятия "Военно-промышленного комплекса "МАПО" Technique of space scan and tracking of surface objects in low-altitude flight
WO2008105458A1 (en) * 2007-02-28 2008-09-04 Denso Corporation Electronic scan rader device and receiving array antenna
US20110291890A1 (en) * 2008-06-13 2011-12-01 Thales Method for angularly refining the antenna beam of a radar
RU2610833C1 (en) * 2015-10-27 2017-02-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Space scanning method
RU2735744C1 (en) * 2020-03-27 2020-11-06 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method for survey of single-position trilateration incoherent radar ranging of aerial targets

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8009080B2 (en) Weather radar and weather observation method
CN100590449C (en) Radar apparatus
US9817110B2 (en) Imaging radar sensor with narrow antenna lobe and wide angle detection range
RU146508U1 (en) SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS
RU2298267C1 (en) Multibeam active phased antenna array
RU2546999C1 (en) Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects
RU2285939C1 (en) Method for controlling airspace, irradiated by external radiation sources, and radiolocation station for realization of said method
RU2723299C1 (en) Method of constructing a radar station
RU2402034C1 (en) Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method
RU2315332C1 (en) Radiolocation station
RU2610833C1 (en) Space scanning method
RU2732803C1 (en) Method for digital formation of beam pattern of active phased antenna array during radiation and reception of linear-frequency-modulated signals
RU2765873C1 (en) Method for viewing the space
RU2666763C1 (en) Space scanning method
JP4356662B2 (en) Distributed network radar equipment
RU2316021C2 (en) Multichannel radar system of flight vehicle
RU2317562C2 (en) Method for measurement of angular target co-ordinates and device for its realization
RU2621680C1 (en) Space observation method
RU2545168C2 (en) Multifunctional jamming station
US3197774A (en) Radar system utilizing a frequency dispersive array
RU2697662C1 (en) Method of measuring angular coordinates of targets by a radar station with a digital antenna array
Shu et al. Design considerations for DBF phased array 3D surveillance radar
JP2010068482A (en) Array antenna apparatus
RU2713621C1 (en) Method of constructing a radar interrogator
RU2692417C2 (en) Analog-digital receiving module of active phased antenna array