RU2782575C1 - System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding - Google Patents

System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding Download PDF

Info

Publication number
RU2782575C1
RU2782575C1 RU2022100701A RU2022100701A RU2782575C1 RU 2782575 C1 RU2782575 C1 RU 2782575C1 RU 2022100701 A RU2022100701 A RU 2022100701A RU 2022100701 A RU2022100701 A RU 2022100701A RU 2782575 C1 RU2782575 C1 RU 2782575C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
radial velocity
target
range
signal
Prior art date
Application number
RU2022100701A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Ильич Маркович
Александр Александрович Марьев
Original Assignee
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" filed Critical федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2782575C1 publication Critical patent/RU2782575C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radar technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radar, namely to active radar systems, and is intended to solve the problem of selecting moving targets and simultaneously measuring their range, radial velocity and direction of movement. The claimed system for selection of moving targets (SMT) measures the range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding. The system contains a digital shaper of quadrature components, a pair of random-access memory devices, a matched filter with a connected permanent storage device, a module calculator, a pair of subtractors, calculators of the time position of the maximum and minimum, an adder, calculators of range, radial velocity and direction of movement. A pair of signal switches has been introduced into the claimed system.
EFFECT: doubling the rate of obtaining operational information (range, radial velocity and direction of movement of the target).
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных системах (РЛС) для селекции движущихся целей (СДЦ) с измерением их дальности, а также модуля и знака радиальной скорости.The invention relates to the field of radar and can be used in radar systems (RLS) for the selection of moving targets (MTS) with the measurement of their range, as well as the module and sign of the radial velocity.

Известны близкие по назначению способы и устройства СДЦ, предназначенные для подавления отражений от неподвижных и медленно движущихся объектов в системах активной радиолокации.Known similar in purpose methods and devices SDC, designed to suppress reflections from stationary and slowly moving objects in active radar systems.

В патенте США US 3225349 А от 21.12.1965 [1] описана РЛС селекции движущихся целей (СДЦ), в которой формируется группа из двух зондирующих импульсов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), имеющих противоположные знаки девиации частоты. Эта группа излучается в направлении на цель. Отраженный сигнал принимается, усиливается, разделяется на два канала и подается на согласованные фильтры (СФ). Каждый из фильтров согласован с одним из двух излучаемых импульсов. Согласованный с фильтром импульс формирует сжатый отклик СФ, в то время как несогласованный импульс получает дополнительную фазовую дисперсию, и его энергия распределяется на интервале, равном удвоенной исходной длительности. После этого сигнал одного канала проходит линию задержки для выравнивания временного положения импульсов в группе. В случае, если группа импульсов отразилась от движущейся цели, вершины сжатых импульсов сдвигаются по времени в разные стороны от момента, определяемого дальностью до цели, причем этот сдвиг является функцией доплеровской частоты, с учетом знака девиации частоты зондирующего сигнала. Если группа импульсов отразилась от неподвижной цели, вершины сжатых импульсов не смещаются относительно друг друга и момента времени, определяемого дальностью до цели. Далее сигналы подаются на вычитающее устройство. Если цель подвижна, то на выходе устройства будет присутствовать разностный сигнал, представляющий собой сдвинутые во времени относительно друг друга сжатые отклики СФ разной полярности, которые в дальнейшем могут использоваться для определения скорости и дальности цели. В случае неподвижной цели, сигнал на выходе вычитающего устройства равен нулю.In US patent US 3225349 A dated December 21, 1965 [1], a moving target selection radar (MTS) is described, in which a group of two sounding pulses with linear frequency modulation (chirp) is formed, having opposite signs of frequency deviation. This group is radiated towards the target. The reflected signal is received, amplified, divided into two channels and fed to matched filters (SF). Each of the filters is matched to one of the two emitted pulses. The filter-matched pulse generates a compressed SF response, while the unmatched pulse receives additional phase dispersion and its energy is distributed over an interval equal to twice the original duration. After that, the signal of one channel passes the delay line to equalize the time position of the pulses in the group. If a group of pulses reflected from a moving target, the peaks of the compressed pulses shift in time in different directions from the moment determined by the distance to the target, and this shift is a function of the Doppler frequency, taking into account the sign of the probing signal frequency deviation. If a group of pulses is reflected from a stationary target, the peaks of the compressed pulses do not shift relative to each other and the time point determined by the distance to the target. Further, the signals are fed to the subtractor. If the target is moving, then the output of the device will be a difference signal, which is compressed responses of SF of different polarity shifted in time relative to each other, which can later be used to determine the speed and range of the target. In the case of a stationary target, the signal at the output of the subtractor is zero.

Описанная РЛС с СДЦ обладает рядом существенных недостатков.The described radar with SDC has a number of significant drawbacks.

Увеличенное время излучения, определяемое длительностью излучаемой пачки, равной двум длительностям ЛЧМ сигналов и интервалу между ними, ограничивает минимальную дальность, на которой могут обнаруживаться движущиеся цели.The increased emission time, determined by the duration of the emitted burst, equal to two chirp durations and the interval between them, limits the minimum range at which moving targets can be detected.

В патенте указано, что с помощью дополнительной обработки возможно определение дальности, скорости и направления движения цели, однако это не подтверждено описанием соответствующего алгоритма и структурой устройства. Таким образом, в патенте не приведено решение, позволяющее устройству одновременно измерять дальность, скорость и направление движения цели.The patent states that with the help of additional processing it is possible to determine the range, speed and direction of the target, but this is not confirmed by the description of the corresponding algorithm and the structure of the device. Thus, the patent does not provide a solution that allows the device to simultaneously measure the range, speed and direction of the target.

Известно техническое решение, описанное в патенте США US 5870054 А от 09.02.1999 [2], в котором рассмотрена РЛС с СДЦ с компенсацией эффекта «слепых скоростей», базовый принцип работы которой не отличается от рассмотренного выше. В системе, описанной в патенте US 5870054 А, используется ЛЧМ сигнал с череспериодным изменением знака девиации частоты. Это позволяет уменьшить «мертвую зону» РЛС. Интервал между огибающими сжатых импульсов на выходе вычитающего устройства прямо пропорционален скорости цели, а истинное расстояние до цели соответствует среднему значению запаздываний двух импульсов.Known technical solution is described in US patent US 5870054 A dated 09.02.1999 [2], which considers the radar with SDC with compensation for the effect of "blind speeds", the basic principle of operation of which does not differ from that discussed above. The system described in US Pat. No. 5,870,054 A uses a chirp signal with an interperiod reversal of frequency deviation. This allows you to reduce the "dead zone" of the radar. The interval between the envelopes of compressed pulses at the output of the subtractor is directly proportional to the speed of the target, and the true distance to the target corresponds to the average value of the delays of two pulses.

Однако описанное в патенте US 5870054 А устройство имеет те же недостатки, заключающиеся в отсутствии описания технического решения, позволяющего измерять дальность и скорость движущейся цели, а также определять ее направление движения, что чрезвычайно важно в реальной оперативной обстановке.However, the device described in US Pat. No. 5,870,054 A has the same drawbacks, consisting in the absence of a description of a technical solution that allows measuring the range and speed of a moving target, as well as determining its direction of movement, which is extremely important in a real operational environment.

Еще одно техническое решение описано в статьях [3, 4]. Принцип действия системы СДЦ аналогичен приведенному в патенте US 5870054 А, описана реализация системы СДЦ, использующая цифровую обработку сигналов. В указанных статьях приводятся теоретические сведения о запаздываниях, которые приобретают сжатые импульсы с разными знаками девиации частоты на выходе СФ при отражении от подвижной цели. Тем не менее, описание технического решения, которое бы позволяло определить знак радиальной скорости, отсутствует.Another technical solution is described in articles [3, 4]. The principle of operation of the SDC system is similar to that given in US patent 5870054 A, an implementation of the SDC system using digital signal processing is described. In these articles, theoretical information is given about the delays that compressed pulses acquire with different signs of frequency deviation at the output of the SF when reflected from a moving target. However, there is no description of the technical solution that would allow determining the sign of the radial velocity.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является техническое решение, описанное в патенте RU 2626380 С1 [5]. Выберем его в качестве прототипа.Closest to the claimed invention is the technical solution described in patent RU 2626380 C1 [5]. Let's take it as a prototype.

Структурная схема системы СДЦ, предложенной в патенте RU 2626380 С1, приведена на фиг. 1. Система предназначена для выделения сигналов движущихся целей на фоне отражений от неподвижных и медленно движущихся объектов, а также пассивных помех.The block diagram of the SDC system proposed in patent RU 2626380 C1 is shown in Fig. 1. The system is designed to isolate signals from moving targets against the background of reflections from stationary and slowly moving objects, as well as passive interference.

Для работы системы требуется попеременное излучение зондирующих ЛЧМ-импульсов с разными знаками девиации частоты. В нечетные периоды излучаются импульсы с нарастающей мгновенной частотой заполнения (положительная девиация частоты), в четные периоды -импульсы с убывающей мгновенной частотой заполнения (отрицательная девиация частоты).The system requires alternating emission of probing chirp pulses with different signs of frequency deviation. In odd periods, pulses with an increasing instantaneous filling frequency (positive frequency deviation) are emitted, in even periods, pulses with a decreasing instantaneous filling frequency (negative frequency deviation) are emitted.

Принятые отраженные сигналы переносятся на промежуточную частоту и подвергаются оцифровке (дискретизации по времени и квантованию по уровню). После этого производится выделение квадратурных составляющих (перенос сигнала на нулевую несущую частоту). Указанные преобразования выполняются блоком цифрового формирователя квадратурных составляющих (ЦФКС) 1.The received reflected signals are transferred to an intermediate frequency and digitized (time sampling and level quantization). After that, the quadrature components are selected (transfer of the signal to the zero carrier frequency). These conversions are performed by the digital quadrature component generator (DFCCS) 1.

Отсчеты квадратурных составляющих (комплексной огибающей) поступают на двухстраничное оперативное запоминающее устройство 1 (ОЗУ1) 2, где выполняется накопление отсчетов для выполнения согласованной фильтрации в спектральной области (с использованием алгоритма быстрой свертки). Блок ОЗУ1 вносит задержку на один период зондирования.The samples of the quadrature components (complex envelope) are fed to a two-page random access memory 1 (RAM1) 2, where the samples are accumulated to perform matched filtering in the spectral region (using a fast convolution algorithm). RAM1 introduces a delay of one probe period.

Квадратурные составляющие (комплексная огибающая радиосигнала) обрабатываются в согласованном фильтре (СФ) 3. Отсчеты комплексной частотной характеристики (КЧХ) СФ извлекаются из постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 4, причем в четные периоды извлекается КЧХ, согласованная с комплексной огибающей сигнала с положительной девиацию частоты, в нечетные периоды - согласованная с комплексной огибающей сигнала с отрицательной девиацией частоты.The quadrature components (complex envelope of the radio signal) are processed in a matched filter (SF) 3. The samples of the complex frequency response (CFC) of the SF are extracted from read-only memory (ROM) 4, and in even periods the CFC is extracted, consistent with the complex envelope of the signal with a positive frequency deviation , in odd periods - consistent with the complex envelope of the signal with a negative frequency deviation.

Сигнал с выхода СФ поступает на вход вычислителя модуля (ВМ) 5 и далее на инвертирующий вход вычитателя 1 (В1) 6 и на вход двухстраничного оперативного запоминающего устройства 2 (ОЗУ2) 7, которое играет роль линии задержки на один период зондирования. Сигнал с выхода ОЗУ2, задержанный на один период зондирования, подается на неинвертирующий вход В1.The signal from the SF output is fed to the input of the module calculator (CM) 5 and then to the inverting input of the subtractor 1 (B1) 6 and to the input of the two-page random access memory 2 (RAM2) 7, which plays the role of a delay line for one probing period. The signal from the output of RAM2, delayed by one probing period, is fed to the non-inverting input B1.

При отражении сигнала от подвижной цели на выходе В1 формируется сигнал в виде пары импульсов противоположного знака. По интервалу времени между максимумом и минимумом разностного сигнала в течение нечетных периодов зондирования выполняется оценка уточненной дальности цели DR, ее радиальной скорости VR и направления движения.When a signal is reflected from a moving target, a signal is generated at the output B1 in the form of a pair of pulses of the opposite sign. Based on the time interval between the maximum and minimum of the difference signal during odd sounding periods, the estimated range of the target D R , its radial velocity V R and direction of motion are estimated.

С помощью вычислителей временного положения (ВВП) максимума 8 и минимума 9, сумматора (С) 10 и вычитателя 2 (В2) 11, а также вычислителей дальности (ВД) 12, радиальной скорости (ВРС) 13 и направления движения (ВНД) 14 определяются DR, VR и sgn(VR).With the help of time position calculators (GDP) maximum 8 and minimum 9, adder (C) 10 and subtractor 2 (B2) 11, as well as distance calculators (VD) 12, radial velocity (VRS) 13 and direction of movement (VND) 14 are determined D R , V R and sgn(V R ).

Функционирование системы (при обработке ЛЧМ сигналов, отраженных от удаляющейся цели, VR>0) поясняют временные диаграммы, приведенные на фиг. 2. Техническое решение, выбранное в качестве прототипа, обеспечивает определение дальности, скорости и направления движения объекта только в течение нечетных периодов излучения, то есть частота обновления информации о цели вдвое ниже частоты следования зондирующих импульсов. Указанное ограничение следует считать существенным недостатком, поскольку в современных РЛС решающее значение имеет оперативность принятия решения об обнаружении цели и получения оценок ее дальности, скорости и направлении движения.The operation of the system (when processing chirp signals reflected from a receding target, V R >0) is explained by the time diagrams shown in FIG. 2. The technical solution chosen as a prototype ensures the determination of the range, speed and direction of movement of the object only during odd periods of radiation, that is, the frequency of updating information about the target is twice as low as the repetition rate of the probing pulses. This limitation should be considered a significant drawback, since in modern radars, the speed of making a decision on detecting a target and obtaining estimates of its range, speed, and direction of movement is of decisive importance.

Предлагаемое изобретение направлено на преодоление указанного недостатка прототипа и обеспечивает одновременное измерение дальности, скорости и направления движения цели в каждом периоде зондирования.The present invention is aimed at overcoming the indicated drawback of the prototype and provides simultaneous measurement of the range, speed and direction of the target in each sounding period.

Указанный технический результат достигается тем, что в известную систему СДЦ, содержащую последовательно соединенные ЦФКС, ОЗУ1, СФ с подключенным ПЗУ, управляющий вход которого подключен к управляющему входу системы СДЦ, ВМ, выход которого подключен ко входу ОЗУ2, а также В1, выход которого соединен со входами ВВП максимума и ВВП минимума, сумматор, входы которого подключены к выходам ВВП максимума и ВВП минимума, В2, неинвертирующий вход которого подключен к выходу ВВП максимума, а инвертирующий вход - к выходу ВВП минимума, подключенный к выходу сумматора ВД, с выхода которого получают оценку дальности до цели, подключенный к выходу В2 ВРС, с выхода которого получают значение модуля радиальной скорости цели, а также подключенный к выходу В2 ВНД, с выхода которого получают знак радиальной скорости цели, введены коммутатор сигналов 1 (КС1), первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам ВМ и ОЗУ2, управляющий вход соединен с управляющим входом ПЗУ, а выход подключен к неинвертирующему входу В1, и коммутатор сигналов 2 (КС2), первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам ВМ и ОЗУ2, управляющий вход соединен с управляющим входом ПЗУ, а выход подключен к инвертирующему входу В1.The specified technical result is achieved by the fact that in a well-known SDC system containing serially connected CFKS, RAM1, SF with a connected ROM, the control input of which is connected to the control input of the SDC system, VM, the output of which is connected to the input of RAM2, as well as B1, the output of which is connected with the inputs of the GDP maximum and the GDP minimum, the adder, the inputs of which are connected to the outputs of the GDP maximum and the GDP minimum, B2, the non-inverting input of which is connected to the output of the GDP maximum, and the inverting input - to the output of the GDP minimum, connected to the output of the VD adder, from the output of which receive an estimate of the range to the target, connected to the output B2 of the VRS, from the output of which the value of the module of the radial velocity of the target is obtained, as well as connected to the output of the B2 VND, from the output of which the sign of the radial velocity of the target is obtained, the signal switch 1 (KS1), the first and second are introduced the inputs of which are connected respectively to the outputs of the VM and RAM2, the control input is connected to the control input of the ROM, and the output is connected n to the non-inverting input B1, and the signal switch 2 (KS2), the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the VM and RAM2, the control input is connected to the control input of the ROM, and the output is connected to the inverting input B1.

Благодаря введению в известную систему СДЦ совокупности существенных отличительных признаков, предлагаемая система СДЦ обеспечивает технический результат изобретения - возможность осуществлять СДЦ с одновременным определением дальности, скорости и направления движения объектов в два раза чаще прототипа - в каждом периоде зондирования.Due to the introduction of a set of essential distinguishing features into the well-known SDS system, the proposed SDS system provides the technical result of the invention - the ability to carry out the SDS with the simultaneous determination of the range, speed and direction of movement of objects twice as often as the prototype - in each sounding period.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется структурной схемой, приведенной на фиг. 3, где обозначено:The essence of the invention is illustrated by the block diagram shown in Fig. 3, where it is indicated:

1 - цифровой формирователь квадратурных составляющих (ЦФКС);1 - digital shaper quadrature components (DSFKS);

2 - оперативное запоминающее устройство 1 (ОЗУ 1);2 - random access memory 1 (RAM 1);

3 - согласованный фильтр (СФ);3 - matched filter (SF);

4 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ);4 - read only memory (ROM);

5 - вычислитель модуля (ВМ);5 - module computer (VM);

6 - оперативное запоминающее устройство 2 (ОЗУ2);6 - random access memory 2 (RAM2);

7 - коммутатор сигналов 1 (КС1);7 - signal switch 1 (KS1);

8 - коммутатор сигналов 2 (КС2);8 - signal switch 2 (KS2);

9 - вычитатель 1 (В1);9 - subtractor 1 (B1);

10 - вычислитель временного положения (ВВП) максимума;10 - calculator of the temporary position (GDP) of the maximum;

11 - ВВП минимума;11 - GDP minimum;

12 - сумматор (С);12 - adder (C);

13 - вычитатель 2 (В2);13 - subtractor 2 (B2);

14 - вычислитель дальности (ВД);14 - range computer (VD);

15 - вычислитель радиальной скорости (ВРС);15 - radial velocity calculator (VRS);

16 - вычислитель направления движения (ВНД).16 - computer direction of movement (VND).

Система СДЦ с измерением дальности, радиальной скорости и направления движения объекта в каждом периоде зондирования работает следующим образом.The SDC system with the measurement of the range, radial velocity and direction of the object in each sounding period works as follows.

Отраженный сигнал переносится на промежуточную частоту и подается на вход системы. Входной аналоговый сигнал хВХ(t), представляющий собой периодическую последовательность ЛЧМ радиоимпульсов с череспериодным изменением знака девиации частоты, поступает на вход ЦФКС 1, устройство и принцип работы которого подробно описаны в [6, 7]. В ЦФКС сигнал хВХ(t) преобразуется в цифровые отсчеты

Figure 00000001
комплексной огибающей (КО) входного сигнала с периодом дискретизации Т.The reflected signal is transferred to the intermediate frequency and fed to the input of the system. The input analog signal x BH (t), which is a periodic sequence of chirp radio pulses with an interperiod change in the sign of the frequency deviation, is fed to the input of the DSFCS 1, the device and principle of operation of which are described in detail in [6, 7]. In the DSFKS, the signal x BX (t) is converted into digital readings
Figure 00000001
complex envelope (CO) of the input signal with a sampling period T.

В нечетные периоды зондирования (начиная с первого) в первую страницу ОЗУ1 2 записываются отсчеты КО сигнала с положительной девиацией частоты, а в четные периоды зондирования (начиная со второго) во вторую страницу ОЗУ1 2 записываются отсчеты КО сигнала с отрицательной девиацией частоты.In odd probing periods (starting from the first one), QoS signal samples with a positive frequency deviation are recorded in the first page of RAM1 2, and QoS signal samples with a negative frequency deviation are recorded in the second page of RAM1 2 in even probing periods (starting from the second).

В нечетные периоды зондирования (начиная с третьего) из второй страницы ОЗУ1 2 на вход СФ 3 поступают отсчеты КО сигнала с отрицательной девиацией частоты, в четные периоды зондирования (начиная со второго) из первой страницы ОЗУ1 2 на вход СФ 3 поступают отсчеты КО сигнала с положительной девиацией.In odd probing periods (starting from the third) from the second page of RAM1 2 to the input of the SF 3, the samples of the QoS signal with a negative frequency deviation are received, in even periods of probing (starting from the second) from the first page of the RAM1 2 to the input of the SF 3, the CO samples of the signal with positive deviation.

Из ПЗУ 4 в СФ 3 в нечетные периоды зондирования подаются отсчеты передаточной функции Н1(k) для согласованной обработки ЛЧМ сигналов с отрицательным знаком девиации частоты, а в четные периоды зондирования - отсчеты передаточной функции Н2(k) для согласованной обработки ЛЧМ сигналов с положительной девиацией частоты.From ROM 4 to SF 3 in odd periods of probing, samples of the transfer function H 1 (k) are supplied for consistent processing of chirp signals with a negative sign of the frequency deviation, and in even periods of probing - samples of the transfer function H 2 (k) for consistent processing of chirp signals with positive frequency deviation.

ПЗУ 4 управляется сигналом Uупр(t) (управляющее напряжение), которое в нечетные периоды зондирования имеет высокий уровень (логическая единица), а в четные периоды зондирования - низкий уровень (логический ноль).ROM 4 is controlled by the signal U control (t) (control voltage), which in odd probing periods is high (logical one), and in even probing periods is low (logical zero).

Отсчеты

Figure 00000002
КО сжатого сигнала с выхода СФ 3 подаются на вход ВМ 5, на выходе которого формируются отсчеты амплитудной огибающей КО сжатого сигнала xВМ(nТ) в соответствии с выражениемcountdowns
Figure 00000002
QS of the compressed signal from the output of SF 3 are fed to the input of VM 5, at the output of which samples of the amplitude envelope of the KO of the compressed signal x VM (nT) are formed in accordance with the expression

Figure 00000003
Figure 00000003

Как показано в [8, 9], если цель относительно антенны движется с радиальной скоростью vR, то максимум амплитудной огибающей сжатого сигнала имеет запаздываниеAs shown in [8, 9], if the target moves relative to the antenna with a radial velocity v R , then the maximum amplitude envelope of the compressed signal has a delay

Figure 00000004
Figure 00000004

где

Figure 00000005
- запаздывание, определяемое расстоянием до цели;where
Figure 00000005
- delay, determined by the distance to the target;

DR - дальность до цели;DR - range to the target;

с - скорость распространения сигнала;c - speed of signal propagation;

Figure 00000006
- запаздывание, определяемое радиальной скоростью; (3)
Figure 00000006
- delay, determined by the radial velocity; (3)

τи - длительность импульса;τ and - pulse duration;

Δf - девиация частоты ЛЧМ сигнала;Δf - frequency deviation of the chirp signal;

Figure 00000007
- длина волны излучаемого сигнала;
Figure 00000007
- wavelength of the emitted signal;

f0 - несущая частота излучаемого сигнала;f 0 - carrier frequency of the emitted signal;

Figure 00000008
- радиальная скорость цели (скорость положительная, если цель удаляется).
Figure 00000008
- radial speed of the target (the speed is positive if the target is moving away).

Таким образом, знак vR и знак Δf определяют знак смещения ΔtV максимума амплитудной огибающей сжатого сигнала относительно момента ΔtD.Thus, the sign of v R and the sign of Δf determine the sign of the shift Δt V of the maximum amplitude envelope of the compressed signal relative to the moment Δt D .

Отсчеты амплитудной огибающей сигнала с выхода ВМ 5 поступают на вход ОЗУ2 6, на первый вход КС1 7 и на первый вход КС2 8.The readings of the amplitude envelope of the signal from the output of the VM 5 are fed to the input of the RAM2 6, to the first input of the KS1 7 and to the first input of the KS2 8.

Блок КС1 7 представляет собой ключ, управляемый сигналом Uупр(t). В четные периоды зондирования КС1 7 передает на неинвертирующий вход В1 9 сигнал хВМ(nТ), в нечетные периоды - сигнал xОЗУ2(nT). Блок КС2 8 аналогичен КС1 7 и также управляется сигналом Uупр(t). В четные периоды зондирования КС2 8 передает на инвертирующий вход В1 9 сигнал xОЗУ2(nT), в нечетные периоды - сигнал хВМ(nТ).Block KS1 7 is a key controlled by the signal U control (t). In even periods of probing KS1 7 transmits to the non-inverting input B1 9 the signal x BM (nT), in odd periods - the signal x RAM2 (nT). Block KS2 8 is similar to KS1 7 and is also controlled by the signal U control (t). In even periods of probing, KS2 8 transmits to the inverting input B1 9 signal x RAM2 (nT), in odd periods - signal x BM (nT).

Таким образом, (с учетом задержки, вносимой ОЗУ1 2 и ОЗУ2 6) в каждом периоде зондирования на выходе В1 9 формируется разность огибающей сжатого сигнала с положительной девиацией и огибающей сжатого сигнала с отрицательной девиацией. Полученная разность огибающих хВ1(nТ) подается на входы ВВП максимума 10 и ВВП минимума 11 разностного сигнала.Thus, (taking into account the delay introduced by RAM1 2 and RAM2 6) in each probing period at the output B1 9 the difference between the envelope of the compressed signal with positive deviation and the envelope of the compressed signal with negative deviation is formed. The resulting difference of the envelopes x B1 (nT) is fed to the inputs of the GDP maximum 10 and GDP minimum 11 of the difference signal.

С выхода ВВП максимума 10 величина nмакс, равная запаздыванию максимума разностного сигнала относительно момента излучения, выраженному в периодах дискретизации, подается на первый вход С 12 и на неинвертирующий вход В2 13.From the output of the GDP maximum 10, the value of n max equal to the delay of the maximum of the difference signal relative to the moment of radiation, expressed in sampling periods, is fed to the first input C 12 and to the non-inverting input B2 13.

С выхода ВВП минимума 11 величина nмин, равная выраженному в периодах дискретизации запаздыванию минимума разностного сигнала относительно момента излучения, подается на второй вход С 12 и на инвертирующий вход В2 13.From the output of the GDP minimum 11, the value of n min , equal to the delay of the minimum of the difference signal relative to the moment of radiation, expressed in sampling periods, is fed to the second input C 12 and to the inverting input B2 13.

С выхода С 12 величина nмакс + nмин подается на вход ВД 14, в котором производится ее умножение на константу

Figure 00000009
, значение которой хранится в памяти ВД 14. Таким образом на выходе ВД 14 получается уточненная оценка дальности DR до цели, которая не содержит погрешностей, обусловленных движением цели:From the output C 12, the value n max + n min is fed to the input of the VD 14, in which it is multiplied by a constant
Figure 00000009
, the value of which is stored in the memory of the VD 14. Thus, at the output of the VD 14, an updated estimate of the range D R to the target is obtained, which does not contain errors due to the movement of the target:

Figure 00000010
Figure 00000010

Так как девиации частот ЛЧМ импульсов в нечетных и четных периодах зондирования равны по модулю и противоположны по знаку, то выражение (4) соответствует запаздыванию ΔtD, равному среднему значению запаздываний максимального и минимального отсчетов разностного сигнала. Этим объясняется отсутствие ошибки (3), определяемой скоростью цели, в оценке (4).Since the frequency deviations of chirp pulses in odd and even sounding periods are equal in absolute value and opposite in sign, expression (4) corresponds to a delay Δt D equal to the average value of the delays of the maximum and minimum readings of the difference signal. This explains the absence of error (3) determined by the target speed in estimate (4).

Величина nмакс - nмин с выхода В2 13 подается на входы ВРС 15 и ВНД 16.The value n max - n min from the output B2 13 is fed to the inputs of the VRS 15 and VND 16.

В ВРС 15 цели находится абсолютная величина радиальной скорости цели в соответствии с выражением:In VRS 15 of the target is the absolute value of the radial velocity of the target in accordance with the expression:

Figure 00000011
Figure 00000011

Постоянный коэффициент

Figure 00000012
, значение которого рассчитывается предварительно, хранится в памяти ВРС 15.Constant factor
Figure 00000012
, the value of which is calculated in advance, is stored in the memory of the VRS 15.

Знак радиальной скорости определяется на основе выражения (3). Значения τи и λ неотрицательны, поэтому знак Δtv определяется знаками радиальной скорости vR и девиации частоты Δf.The sign of the radial velocity is determined based on expression (3). The values of τ and and λ are non-negative, so the sign of Δt v is determined by the signs of the radial velocity v R and the frequency deviation Δf.

Если vR>0 (цель удаляется), и сигнал имеет положительную девиацию частоты (Δf>0), то максимум сжатого импульса будет запаздывать относительно задержки ΔtD, которая соответствует неподвижной цели. Максимум сжатого импульса с отрицательной девиацией частоты (Δf<0) напротив, будет наблюдаться ранее момента ΔtD. Таким образом, при vR>0 максимум разностного сигнала xВЫЧ1(nТ) будет запаздывать относительно минимума (nмаксT > nминT). При vR<0 (цель приближается) знак правой части выражения (3) меняется на противоположный, и максимум разностного сигнала xВЫЧ1(nТ) будет опережать минимум (nмаксТ < nминТ).If v R >0 (the target is removed) and the signal has a positive frequency deviation (Δf>0), then the maximum of the compressed pulse will lag behind the delay Δt D , which corresponds to a stationary target. The maximum compressed pulse with a negative frequency deviation (Δf<0), on the contrary, will be observed earlier than the moment Δt D . Thus, when v R >0, the maximum of the difference signal x vych1 (nT) will lag relative to the minimum (n max T > n min T). When v R <0 (the target is approaching), the sign of the right side of expression (3) changes to the opposite, and the maximum of the difference signal x SC1 (nT) will be ahead of the minimum (n max T < n min T).

На основании описанных закономерностей на выходе ВНД 16 формируется значение если знак разности nмакс-nмин положителен (цель удаляется, vR>0) или значение «0», если знак разности nмакс-nмин отрицателен (цель приближается, vR,<0).Based on the described patterns, the output of the VND 16 generates a value if the sign of the difference n max -n min is positive (the target is removed, v R >0) or the value "0" if the sign of the difference n max -n min is negative (the target is approaching, v R , <0).

Функционирование системы (при обработке ЛЧМ сигналов, отраженных от удаляющейся цели, vR>0) поясняют временные диаграммы, приведенные на фиг. 4. На временной диаграмме сигнал xBX(t) изображен, начиная с первого периода излучения. Излучаемый ЛЧМ импульс показан схематически для упрощения понимания. Из временных диаграмм следует, что после двух первых периодов зондирования на выходе В1 9 в каждом следующем периоде зондирования (четном и нечетном) формируются сигналы одинаковой формы, что обеспечивает возможность правильного определения направления движения цели (vR>0).The operation of the system (when processing chirp signals reflected from a receding target, v R >0) is explained by the time diagrams shown in FIG. 4. On the timing diagram, the signal x BX (t) is shown starting from the first period of radiation. The emitted chirp pulse is shown schematically for ease of understanding. From the timing diagrams it follows that after the first two probing periods at the output B1 9 in each next probing period (even and odd), signals of the same shape are generated, which makes it possible to correctly determine the direction of the target (v R >0).

Правильность функционирования системы была проверена моделированием. Полученные результаты моделирования соответствуют схематически показанным на фиг. 4 и подтверждают, что совокупность известных операций, примененных в описанном изобретении, обеспечивает достижение заявленных технических результатов.The correct functioning of the system was verified by simulation. The simulation results obtained correspond to those shown schematically in FIG. 4 and confirm that the set of known operations applied in the described invention ensures the achievement of the claimed technical results.

Таким образом, описанное изобретение представляет собой систему селекции движущихся целей, обеспечивающую одновременное измерение дальности, радиальной скорости и направления движения объектов в каждом периоде зондирования.Thus, the described invention is a moving target selection system that provides simultaneous measurement of the range, radial velocity and direction of movement of objects in each sounding period.

Источники информации:Sources of information:

1. Патент 3225349 США. Moving target indicating radar system. Заяв.: 17.12.1962. Опубл.: 21.12.1965.1. Patent 3225349 USA. Moving target indicating radar system. Appl.: 12/17/1962. Published: 12/21/1965.

2. Патент 5870054 США. МПК G01S 13/528. Moving target indicator with no blind speeds. Заяв.: 10.12.1982. Опубл.: 09.02.1999.2. US Patent 5,870,054. IPC G01S 13/528. Moving target indicator with no blind speeds. Appl.: 10.12.1982. Published: 09.02.1999.

3. Маркович И.И., Копытин А.П., Марьев А.А. Цифровая обработка сигналов в радиолокационном комплексе, использующем зондирующие сигналы с линейной частотной модуляцией и изменяющимся знаком девиации частоты // Матер. III Всероссийской науч. - тех. конф. «Суперкомпьютерные технологии» (СКТ-2014). - Т. 2. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮФУ, 2014. - С. 235-239.3. Markovich I.I., Kopytin A.P., Maryev A.A. Digital signal processing in a radar complex using probing signals with linear frequency modulation and a changing sign of the frequency deviation // Mater. III All-Russian scientific. - those. conf. "Supercomputer technologies" (SKT-2014). - T. 2. - Rostov-on-Don: Publishing House of the Southern Federal University, 2014. - S. 235-239.

4. Маркович И.И. Алгоритм селекции движущихся целей с череспериодной компенсацией огибающих сигналов. Радиолокационные системы специального и гражданского назначения. 2013-2015 / под ред. Ю.И. Белого. - М.: Радиотехника, 2016.4. Markovich I.I. Algorithm for selection of moving targets with interperiod compensation of signal envelopes. Radar systems for special and civil purposes. 2013-2015 / ed. Yu.I. White. - M.: Radio engineering, 2016.

5. Система селекции движущихся целей с измерением дальности, радиальной скорости и направления движения: пат.262638 РФ МПК G01S 13/52(2006-01-01) / И.И. Маркович, А.А. Марьев. Заявитель и патентообладатель - ФГАОУ ВО «Южный федеральный университет».-2016141527.3аяв.: 21.10.2016. Опубл.: 26.07.2017. Бюл. №21.5. The system of selection of moving targets with the measurement of range, radial velocity and direction of movement: Pat. Markovich, A.A. Maryev. Applicant and patent holder - FGAOU VO "Southern Federal University". Published: 07/26/2017. Bull. No. 21.

6. Маркович И.И. Реализация алгоритмов цифрового формирования квадратурных составляющих в локационных комплексах различного назначения // Вестник компьютерных технологий - 2006.-№6 - С. 16-21.6. Markovich I.I. Implementation of algorithms for digital formation of quadrature components in location complexes for various purposes // Bulletin of Computer Technologies - 2006.-№6 - P. 16-21.

7. Маркович И.И. Цифровая обработка сигналов в системах и устройствах: монография / И.И. Маркович. - Ростов н/Д: Изд-во ЮФУ: 2012.-236 с.7. Markovich I.I. Digital signal processing in systems and devices: monograph / I.I. Markovich. - Rostov n / a: Publishing house of SFU: 2012.-236 p.

8. Ч. Кук, М. Бернфельд. Радиолокационные сигналы. Пер. с англ. под ред. B.C. Кельзона. - М. Изд-во «Советское радио», 1971. - 568 с.8. C. Cook, M. Bernfeld. radar signals. Per. from English. ed. B.C. Kelzon. - M. Publishing House "Soviet Radio", 1971. - 568 p.

9. Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения. - М.: Воениздат, 2005. - 320 с.9. Trukhachev A.A. Radar signals and their applications. - M.: Military Publishing, 2005. - 320 p.

Claims (1)

Система селекции движущихся целей (СДЦ) с измерением дальности, радиальной скорости и направления движения в каждом периоде зондирования, содержащая последовательно соединенные цифровой формирователь квадратурных составляющих (ЦФКС), оперативное запоминающее устройство 1 (ОЗУ 1), согласованный фильтр (СФ) с подключенным постоянным запоминающим устройством (ПЗУ), управляющий вход которого подключен к управляющему входу системы СДЦ, вычислитель модуля (ВМ), выход которого подключен ко входу оперативного запоминающего устройства 2 (ОЗУ 2), а также вычитатель 1, выход которого соединен со входами вычислителей временного положения (ВВП) максимума и минимума, сумматор (С), входы которого подключены к выходам ВВП максимума и минимума, вычитатель 2 (В2), неинвертирующий вход которого подключен к выходу ВВП максимума, а инвертирующий вход - к выходу ВВП минимума, подключенный к выходу С вычислитель дальности (ВД), с выхода которого получают оценку дальности до цели, подключенный к выходу В2 вычислитель радиальной скорости (ВРС), с выхода которого получают значение модуля радиальной скорости цели, а также подключенный к выходу В2 вычислитель направления движения (ВНД), с выхода которого получают знак радиальной скорости цели, отличающаяся тем, что введены коммутатор сигналов 1 (КС1), первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам ВМ и ОЗУ2, управляющий вход соединен с управляющим входом ПЗУ, а выход подключен к неинвертирующему входу В1, и коммутатор сигналов 2 (КС2), первый и второй входы которого подключены, соответственно, к выходам ВМ и ОЗУ2, управляющий вход соединен с управляющим входом ПЗУ, а выход подключен к инвертирующему входу В1.A moving target selection system (MTS) with measuring range, radial velocity and direction of movement in each sounding period, containing serially connected digital quadrature components generator (DFCCS), random access memory 1 (RAM 1), matched filter (SF) with connected permanent memory device (ROM), the control input of which is connected to the control input of the SDC system, the calculator of the module (VM), the output of which is connected to the input of the random access memory device 2 (RAM 2), as well as the subtractor 1, the output of which is connected to the inputs of the time position calculators (VVP ) maximum and minimum, the adder (C), the inputs of which are connected to the outputs of the GDP of maximum and minimum, the subtractor 2 (B2), the non-inverting input of which is connected to the output of the GDP of the maximum, and the inverting input - to the output of the GDP of the minimum, the range calculator connected to the output C (VD), from the output of which an estimate of the range to the target is obtained, connected to the output B2 calc a radial velocity tester (VRS), from the output of which the value of the module of the target’s radial velocity is obtained, as well as a direction calculator (VND) connected to the output B2, from the output of which the sign of the target’s radial velocity is obtained, characterized in that a signal switch 1 (KS1) is introduced , the first and second inputs of which are connected respectively to the outputs of the VM and RAM2, the control input is connected to the control input of the ROM, and the output is connected to the non-inverting input B1, and the signal switch 2 (KS2), the first and second inputs of which are connected, respectively, to the outputs of the VM and RAM2, the control input is connected to the control input of the ROM, and the output is connected to the inverting input B1.
RU2022100701A 2022-01-12 System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding RU2782575C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2782575C1 true RU2782575C1 (en) 2022-10-31

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0397527A2 (en) * 1989-05-12 1990-11-14 Raytheon Company Stagger compensated moving target detector
US5870054A (en) * 1982-12-10 1999-02-09 Us Navy Moving target indicator with no blind speeds
US6184820B1 (en) * 1984-11-29 2001-02-06 Lockheed Martin Corp. Coherent pulse radar system
RU133327U1 (en) * 2012-10-16 2013-10-10 Владимир Григорьевич Бартенев MOVING TARGET SELECTOR ON THE BACKGROUND OF DISCRETE MOVING PASSIVE INTERFERENCE
RU2626380C1 (en) * 2016-10-21 2017-07-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
RU2688921C2 (en) * 2017-06-27 2019-05-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of measuring range and radial velocity in radar with probing composite pseudorandom lfm pulse

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5870054A (en) * 1982-12-10 1999-02-09 Us Navy Moving target indicator with no blind speeds
US6184820B1 (en) * 1984-11-29 2001-02-06 Lockheed Martin Corp. Coherent pulse radar system
EP0397527A2 (en) * 1989-05-12 1990-11-14 Raytheon Company Stagger compensated moving target detector
RU133327U1 (en) * 2012-10-16 2013-10-10 Владимир Григорьевич Бартенев MOVING TARGET SELECTOR ON THE BACKGROUND OF DISCRETE MOVING PASSIVE INTERFERENCE
RU2626380C1 (en) * 2016-10-21 2017-07-26 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
RU2688921C2 (en) * 2017-06-27 2019-05-23 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Method of measuring range and radial velocity in radar with probing composite pseudorandom lfm pulse

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАРКОВИЧ И.И., МАРЬЕВ А.А. Селекция движущихся целей с измерением дальности, радиальной скорости и направления движения // Вестник воздушно-космической обороны. 2019. N 1(21) сс.31-40. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7515506B2 (en) Determination of time-difference of arrival and angle of arrival
US4329687A (en) Radar radiating polarized signals
RU2626380C1 (en) Selection system of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of motion
Shi et al. Linear canonical matched filter: theory, design, and applications
RU2507536C1 (en) Coherent pulsed signal measuring detector
CN110850384A (en) Method for generating broadband deskew echo based on sweep frequency data
Zheng et al. Radar detection and motion parameters estimation of maneuvering target based on the extended keystone transform (July 2018)
EP3270180B1 (en) Signal processing apparatus for generating a range-doppler map
RU2625567C1 (en) Device for imitation of a false radar objective at sensing with signals with linear frequency modulation
RU2560130C1 (en) Pulsed radio signal detection and measurement device
RU2782575C1 (en) System for selection of moving targets with measurement of range, radial velocity and direction of movement in each period of sounding
RU2486540C1 (en) Simulator of false radar target during linear frequency-modulated signal probing
Beltrao et al. Subpulse processing for long range surveillance noise radars
Pardhu et al. Design of matched filter for radar applications
JP5197125B2 (en) Pulse radar equipment
JP2013113723A (en) Radar system
RU2513656C2 (en) Phase meter of coherent-pulse signals
US5559755A (en) Range finding device and method
Kang et al. Validity of Stop-and-Go Approximation in High-Resolution Ku-band FMCW SAR with High-Velocity Platform
RU2421749C1 (en) Direction finder
Jedel et al. Continuous wave sonar with hyperbolic frequency modulation keyed by pseudo-random sequence
Kristoffersen et al. Digital coherent processing to enhance moving targets detection in a navigation radar
RU2165627C1 (en) Doppler phase-meter of multifrequency signals
RU150201U1 (en) RADIAL SPEED MEASURER
Liu et al. An improved model of vehicle radar for multi-target based on stepped frequency pulse radar