RU2767759C1 - Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС - Google Patents
Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС Download PDFInfo
- Publication number
- RU2767759C1 RU2767759C1 RU2021111890A RU2021111890A RU2767759C1 RU 2767759 C1 RU2767759 C1 RU 2767759C1 RU 2021111890 A RU2021111890 A RU 2021111890A RU 2021111890 A RU2021111890 A RU 2021111890A RU 2767759 C1 RU2767759 C1 RU 2767759C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- azimuth
- processing
- target
- degrees
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
- G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
- G01S1/08—Systems for determining direction or position line
- G01S1/14—Systems for determining direction or position line using amplitude comparison of signals transmitted simultaneously from antennas or antenna systems having differently oriented overlapping directivity-characteristics
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
Abstract
Изобретение относится к области радиолокации, конкретно к способу измерения азимута воздушной цели (ВЦ) для стационарной радиолокационной станции (РЛС) с азимутальной фазированной антенной решеткой. Техническим результатом изобретения является повышение точности измерения азимута целей. В соответствии с предлагаемым способом производят прием N-канальной протяженной по горизонтали линейной фазированной эквидистантной антенной решеткой (АР) ответных радиосигналов от целей в секторе ±() градусов от нормали к АР в виде квадратурных составляющих (, ), размещенных «веером» из узких диаграмм направленности, эквидистантно расставленных в рабочем секторе . При этом принятые ответные радиосигналы (, ) после внутриимпульсной обработки подвергают пространственной спектральной обработке с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ). Далее выполняют доплеровскую фильтрацию, на выходе которой с помощью пороговой обработки формируют отметки, при этом определяют азимуты каждой из воздушных целей. Затем для каждой цели извлекают из корреляционно-фильтрового поля соответствующую спектральную выборку, выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ), получают распределение сигнала по номерам АР. Далее методом цифрового формирования диаграммы направленности находят максимум спектра и получают уточнение по азимуту, после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую траекторную обработку. 4 ил., 3 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к области радиолокации, конкретно к способу измерения азимута воздушной цели (ВЦ) для стационарной радиолокационной станции РЛС с азимутальной фазированной антенной решеткой.
Уровень техники
Известны способы измерения азимута воздушной цели (ВЦ) с помощью азимутальной АР / КУЗЬМИН С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. - М.: Радио и связь, 1986, с. 95-97, РОДС Д.Р. Введение в моноимпульсную радиолокацию. Москва, Советское радио, 1960, с.15, RU2 317562, RU 2530542, RU 2307375, US5191343, US 2014031, WO 2002014891, 2317566, RU 2038607, RU 2 624736, RU 2610832/.
Наиболее близким к заявляемому изобретению относится способ измерения азимута /RU 2610832/ воздушной цели (ВЦ) с помощью азимутальной АР радиолокационной станции «Резонанс», выбранный в качестве прототипа изобретения.
В соответствии с известным способом измерения азимута ВЦ /RU 2610832/, производят прием N-канальной, протяженной по горизонтали линейной фазированной эквидистантной антенной решеткой (АР) некоторого неизвестного числа ответных радиосигналов от целей в секторе ±() градусов от нормали к АР в виде квадратурных составляющих (, ), размещенных «веером» из узких диаграмм направленности (ДН), эквидистантно расставленных в рабочем секторе через 6…8 градусов с шириной сектора не менее 90 градусов. При этом принятые ответные радиосигналы (, ) после внутриимпульсной обработки (ВИО) подвергают пространственной спектральной обработке с помощью цифрового формирования диаграммы направленности (ЦФДН) по правилу:
где:
Далее выполняют доплеровскую фильтрацию (ДФ), на выходе которой с помощью пороговой обработки (ПОР) формируют отметки (ФО), после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую траекторную обработку (ТО).
Недостатками известного способа /RU 2610832/ являются:
- значительное количество математических операций над ответным сигналом при азимутальной фильтрации сигнала методом ЦФДН, приводящее к снижению скорости обработки сигнальной информации и пропуску гиперзвуковых ВЦ;
- невозможность проведения обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ) и уточнение азимута после доплеровской фильтрации (ДФ) из-за недостаточного остающегося времени после обработки сигнальной информации методом ЦФДН на каждом периоде следования зондирующих сигналов.
В конечном итоге, эти недостатки приводят к снижению точности измерения азимута ВЦ и пропуску гиперзвуковых ВЦ.
Постановка задачи и цели изобретения
Задачей и техническим результатом изобретения является повышение точности измерения азимута целей.
Сущность изобретения
Решение поставленной задачи и достижения заявленного технического результата обеспечивается тем, что в соответствии с предлагаемым способом производят прием N-канальной, протяженной по горизонтали линейной фазированной эквидистантной антенной решеткой (АР) некоторого неизвестного числа ответных радиосигналов от целей в секторе ±() градусов от нормали к АР в виде квадратурных составляющих (, ), размещенных «веером» из узких диаграмм направленности (ДН), эквидистантно расставленных в рабочем секторе через 6…8 градусов с шириной сектора не менее 90 градусов. При этом принятые ответные радиосигналы (, ) после внутриимпульсной обработки (ВИО) подвергают пространственной спектральной обработке с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) по правилу:
где:
Далее выполняют доплеровскую фильтрацию (ДФ), на выходе которой с помощью пороговой обработки (ПОР) формируют отметки (ФО), при этом определяют азимуты каждой из воздушных целей по правилу:
где:
Затем для каждой цели извлекают из корреляционно-фильтрового поля (КФП) соответствующую спектральную выборку, выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ), получают распределение сигнала по номерам АР, затем методом цифрового формирования диаграммы направленности (ЦФДН) в диапазоне ± 2 с малым шагом 0,1 градусов, находят максимум спектра и получают уточнение по азимуту (УТО), после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую траекторную обработку (ТО).
Новым в изобретении является следующие отличительные признаки:
Отличие 1. Принятые ответные радиосигналы (, ) после внутриимпульсной обработки (ВИО) подвергают пространственной спектральной обработке с помощью быстрого преобразования Фурье (БПФ) по правилу:
где:
Отличие 2. После доплеровской фильтрации (ДФ), на выходе которой с помощью пороговой обработки (ПОР) формируют отметки (ФО), а затем определяют азимуты каждой из воздушных целей по правилу:
где:
Отличие 3. Для каждой цели извлекают из корреляционно-фильтрового поля (КФП) соответствующую спектральную выборку, выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ), получают распределение сигнала по номерам АР, затем методом цифрового формирования диаграммы направленности (ЦФДН) в диапазоне ± 2 с малым шагом 0,1 градусов, находят максимум спектра и получают уточнение по азимуту (УТО), после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую траекторную обработку (ТО).
Как показано ниже, в примерах реализации способа измерения азимута ВЦ и результатах (фиг. 6-фиг. 7) его статистических испытаний (более 100), веденные отличия позволили улучшить точность измерения азимута ВЦ в 2-8 раз в зависимости от отношения с/ш и от смещения цели от 0 до 45 градусов относительно нормали к АР по сравнению с прототипом.
Ссылка на чертежи.
Сущность изобретения поясняется чертежами, представленными на фиг.1 - 7.
На фиг. 1 представлен рисунок формирования отраженных от ВЦ на АР сигналов и схема функционирования блоков первичной обработки известного способа /RU 2610832/.
На фиг. 2 представлен рисунок формирования отраженных от ВЦ на АР сигналов и схема функционирования блоков первичной обработки предложенного способа.
На фиг. 3 представлен рисунок равномерной (эквидистантной) расстановки лучей при использовании ЦФДН.
На фиг. 4 представлен рисунок автоматической (неэквидистантной) расстановки лучей при использовании БПФ.
На фиг. 5 представлена таблица с результатами испытаний измерения азимутов, полученными разными способами с входным сигналом (выборкой) на АР.
В фиг. 6 представлена таблица с результатами испытаний измерения азимутов, полученными разными способами, без представления входного сигнала (выборки) на АР.
В фиг. 7 представлена таблица статистических результатов испытаний измерения азимутов разными способами (количество испытаний более 100).
На фиг. 1-4 обозначены:
1 – воздушная цель (ВЦ);
2 – антенная решетка (АР);
3 – приемные элементы АР 1…16;
4 – блок внутриимпульсной обработки (ВИО);
5 – блок цифровой диаграммы направленности (ЦФДН) для известного способа /RU 2610832/, блок быстрого преобразования Фурье (БПФ) для предложенного способа;
6 – блок доплеровской фильтрации (ДФ);
7 – блок пороговой обработки (ПОР);
8 – блок формирования отметок (ФО);
9 – блок корреляционно-фильтрового поля (КФП);
10 – блок обратного быстрого преобразования Фурье (ОБПФ);
11 – блок уточнения по азимуту (УТО);
12 – блок траекторной обработки (ТО);
13 – биссектриса «веера» диаграммы направленности (ДН).
Раскрытие сущности изобретения
Изобретение, а именно заявленный способ измерения азимута ВЦ, стал возможен благодаря разработанному авторами методу приема N-канальной, протяженной по горизонтали линейной фазированной эквидистантной антенной решеткой АР некоторого неизвестного числа ответных радиосигналов от ВЦ 1 в секторе ±() градусов от нормали к АР 2 в виде квадратурных составляющих (, ), размещенных «веером» из узких ДН, эквидистантно расставленных в секторе через 6…8 градусов. При этом принятые ответные радиосигналы (, ) после ВИО 4 подвергают пространственной спектральной обработке с БПФ 5 по правилу:
где:
Далее выполняют ДФ 6, на выходе которой с помощью пороговой ПОР 7 формируют отметки ФО 8, при этом определяют азимуты каждой из воздушных целей по правилу:
где:
Затем для каждой цели извлекают из КФП 9 соответствующую спектральную выборку, выполняют ОБПФ 10, получают распределение сигнала по номерам АР, затем методом ЦФДН в узком диапазоне ± 2 с малым шагом 0,1 градусов, находят максимум спектра и получают УТО 11, после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую ТО 12.
Описание примеров реализации способа
Приятые ответные радиосигналы (для данного примера 40,98 градусов, пример 1, фиг 5) от ВЦ 1 фазированной АР 2 для каждого из приемных элементов 3 АР 2 поступают на блок ВИО 4, затем на БПФ 5 считаются по правилу:
где:
Далее выполняют ДФ 6, на выходе которой с помощью пороговой ПОР 7 формируют отметки ФО 8, при этом определяют азимуты каждой из воздушных целей по правилу:
где:
Получают 41,29.
Затем для каждой цели извлекают из КФП 9 соответствующую спектральную выборку, выполняют ОБПФ 10, находят максимум спектра и получают УТО 11 (40,20 градусов), после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую ТО 12.
Для примеров 2, 3 повторяют те же операции.
Промышленная применимость.
Изобретение разработано на уровне технического проекта и программного оборудования измерения азимута ВЦ для стационарных РЛС. Проведены опытные испытания предложенного способа измерения азимута при следующих параметрах антенного оборудования: количество антенных элементов 3 в АР - 16, высота АР 2 - 10 м, рабочая частота 35-70 МГц, ширина ДН 8 градусов. Результаты испытаний предложенного способа измерения азимута ВЦ и сравнение его с известным способом /RU 2610832/ представлены на фиг 5, 6.
Результаты сравнения статистических оценок среднего и среднеквадратического отклонения (СКО) испытаний измерения азимута различными способами, представленные на фиг 7, показали, что благодаря новому способу точность улучшится до 0,1-0,6 градусов. В отличие от расстановки лучей в прототипе /RU 2610832/ (фиг.3), с расстановкой лучей в предлагаемом способе (фиг. 4) появилась возможность по каждой отметки цели провести повторное измерение азимута.
По итогам испытаний рекомендуется использование предлагаемого способа измерения азимута ВЦ для стационарных РЛС в диапазоне 30÷300 МГц.
Claims (17)
- Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС, заключающийся в приеме N-канальной протяженной по горизонтали линейной фазированной эквидистантной антенной решеткой (АР) некоторого неизвестного числа L ответных радиосигналов от целей в секторе градусов от нормали к АР в виде квадратурных составляющих , размещенных «веером» из узких диаграмм направленности (ДН), эквидистантно расставленных в рабочем секторе через 6…8 градусов с шириной сектора не менее 90 градусов,
- где:
- z – целое число,
- d – шаг АР, м,
- далее выполняют доплеровскую фильтрацию (ДФ), на выходе которой с помощью пороговой обработки (ПОР) формируют отметки (ФО), при этом определяют азимуты каждой их воздушных целей bi по формуле:
- где:
- D – длина решетки, м,
- далее для каждой цели извлекают из корреляционно-фильтрового поля (КФП) соответствующую спектральную выборку, выполняют обратное быстрое преобразование Фурье (ОБПФ), получают распределение сигнала по номерам АР, затем методом цифрового формирования диаграммы направленности (ЦФДН) в диапазоне с малым шагом 0,1 градусов находят максимум спектра и получают уточнение по азимуту (УТО), после этого выходные значения азимута каждой цели передают на дальнейшую траекторную обработку (ТО).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111890A RU2767759C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111890A RU2767759C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2767759C1 true RU2767759C1 (ru) | 2022-03-21 |
Family
ID=80819172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021111890A RU2767759C1 (ru) | 2021-04-26 | 2021-04-26 | Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2767759C1 (ru) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
KR100749336B1 (ko) * | 2006-04-04 | 2007-08-14 | 곽영길 | 항공탑재 레이다 이동 클러터 도플러 스펙트럼 보상방법 |
RU2317566C1 (ru) * | 2006-06-27 | 2008-02-20 | ОАО "Конструкторское бюро "Лианозовские радары" | Способ измерения угла места радиолокационных целей двухкоординатной рлс метрового диапазона |
RU2407026C1 (ru) * | 2009-06-26 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Способ пеленгации узкополосных радиосигналов кв диапазона |
RU2610832C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-02-16 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") | Способ и станция резонансной радиолокации |
CN108469607A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-31 | 西安电子科技大学 | 基于频率扫描天线的无人机探测雷达测角方法 |
RU2682661C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ активной обзорной моноимпульсной радиолокации с инверсным синтезированием апертуры антенны |
-
2021
- 2021-04-26 RU RU2021111890A patent/RU2767759C1/ru active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5191343A (en) * | 1992-02-10 | 1993-03-02 | United Technologies Corporation | Radar target signature detector |
KR100749336B1 (ko) * | 2006-04-04 | 2007-08-14 | 곽영길 | 항공탑재 레이다 이동 클러터 도플러 스펙트럼 보상방법 |
RU2317566C1 (ru) * | 2006-06-27 | 2008-02-20 | ОАО "Конструкторское бюро "Лианозовские радары" | Способ измерения угла места радиолокационных целей двухкоординатной рлс метрового диапазона |
RU2407026C1 (ru) * | 2009-06-26 | 2010-12-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский авиационный институт (государственный технический университет) (МАИ) | Способ пеленгации узкополосных радиосигналов кв диапазона |
RU2610832C1 (ru) * | 2016-05-12 | 2017-02-16 | Закрытое акционерное общество Научно-исследовательский центр "РЕЗОНАНС" (ЗАО НИЦ "РЕЗОНАНС") | Способ и станция резонансной радиолокации |
CN108469607A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-31 | 西安电子科技大学 | 基于频率扫描天线的无人机探测雷达测角方法 |
RU2682661C1 (ru) * | 2018-06-05 | 2019-03-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ активной обзорной моноимпульсной радиолокации с инверсным синтезированием апертуры антенны |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11131764B2 (en) | Radar device | |
US10389421B2 (en) | Apparatus for estimating arrival-angle and apparatus for beam-forming | |
US8299958B2 (en) | Airborne radar having a wide angular coverage, notably for the sense-and-avoid function | |
US10557933B2 (en) | Radar device and position-determination method | |
EP2449626B1 (en) | Self calibrating conformal phased array | |
US11035946B2 (en) | Accurate localization of client devices for wireless access points | |
JP4722144B2 (ja) | レーダ装置 | |
EP3208632B1 (en) | Radar apparatus and radar method | |
CN102544755A (zh) | 一种基于强散射点的均匀线阵校准方法 | |
EP3399334B1 (en) | Object detecting device and sensor device | |
RU2711400C1 (ru) | Способ местоопределения над земной поверхностью излучателя или пеленгаторных антенн | |
RU2767759C1 (ru) | Способ измерения азимута воздушной цели для стационарной РЛС | |
KR101564729B1 (ko) | 위상배열 레이더의 배열면 정렬 방법 | |
CN113189554A (zh) | 雷达实测回波数据的处理方法、电子设备及存储介质 | |
RU2593595C1 (ru) | Способ измерения угловых координат в нелинейном радиолокаторе | |
Wu et al. | Comparison of the observation capability of an X-band phased-array radar with an X-band Doppler radar and S-band operational radar | |
RU2515571C1 (ru) | Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе | |
RU2711341C1 (ru) | Способ двухмерного пеленгования | |
CN104020465A (zh) | 基于八单元小孔径圆阵天线的外辐射源雷达测角方法 | |
RU2752878C2 (ru) | Способ пеленгации широкополосных сигналов с повышенной разрешающей способностью | |
CN116165609A (zh) | 一种基于fda-mimo雷达的解算多普勒模糊方法 | |
Xinghua et al. | Performance gain bounds of coherently combining multiple radars in a target-based calibration manner | |
CN112180368B (zh) | 多通道滑动聚束sar的数据处理方法、设备、系统及介质 | |
Tsutsumi et al. | Advanced SuperDARN meteor wind observations based on raw time series analysis technique | |
RU2634735C1 (ru) | Способ определения амплитудно-фазового распределения в раскрыве фазированной антенной решетки |