RU2805901C1 - Method and device for radar determination of movement parameters of cuts on hump - Google Patents
Method and device for radar determination of movement parameters of cuts on hump Download PDFInfo
- Publication number
- RU2805901C1 RU2805901C1 RU2023118053A RU2023118053A RU2805901C1 RU 2805901 C1 RU2805901 C1 RU 2805901C1 RU 2023118053 A RU2023118053 A RU 2023118053A RU 2023118053 A RU2023118053 A RU 2023118053A RU 2805901 C1 RU2805901 C1 RU 2805901C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- shiny
- father
- signal
- rld
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к области железнодорожной (ЖД) автоматики и телемеханики, в частности к способам и устройствам автоматического регулирования скорости движения отцепов на сортировочной горке с целью обеспечения безаварийного роспуска ЖД составов, отображения информации о движении отцепов и их расположении на сортировочной горке в процессе роспуска составов, а также документирования процесса роспуска, и основано на использовании радиолокационных датчиков (РЛД).The invention relates to the field of railway (railway) automation and telemechanics, in particular to methods and devices for automatically controlling the speed of movement of cuts on a hump in order to ensure trouble-free dismantling of railway trains, displaying information about the movement of cuts and their location on the hump during the dismantling of trains, as well as documenting the dissolution process, and is based on the use of radar sensors (RLD).
В соответствии с концепцией интервально-прицельного регулирования скорости отцепов спускная часть автоматизированных и механизированных сортировочных горок оборудуется тормозными позициями (ТП), которые располагаются, как правило, перед разделительной стрелкой первой ТП, за разделительной стрелкой второй ТП и в начале парковых путей - третьей ТП. Для регулирования скорости отцепов на ТП служат специальные путевые устройства, так называемые горочные и парковые замедлители.In accordance with the concept of interval-targeted control of the speed of cuts, the discharge part of automated and mechanized hump humps is equipped with brake positions (BP), which are located, as a rule, in front of the dividing arrow of the first TP, behind the dividing arrow of the second TP and at the beginning of the park tracks - the third TP. To regulate the speed of releases at the TP, special track devices, the so-called hump and park retarders, are used.
Основной задачей первой и второй ТП, часто называемых горочными или верхними, является торможение свободно скатывающихся отцепов с горба горки. Это необходимо для исключения нагонов попутно скатывающихся отцепов, следующих по заданным маршрутам на пути сортировочного парка. Торможение должно обеспечивать требуемые временные интервалы между скатывающимися с горки вагонными отцепами, достаточные для перевода стрелок по маршруту, и скорости отцепов на выходе из этих позиций, которые при подходе отцепов к третьей ТП не должны превышать 6 м/с. Таким образом, на горочные ТП возлагается главная задача так называемого интервального торможения. В задачи парковой ТП входит прицельное торможение вагонных отцепов и установление скоростей, достаточных для того, чтобы они докатились до расчетной точки на сортировочном пути. При этом скорость соударения отцепов в парке не должна превышать 5 км/ч.The main task of the first and second TP, often called hump or top, is to slow down freely rolling trailers from the hump of the hump. This is necessary to eliminate surges from passing cut trailers following specified routes along the marshalling yard path. Braking must ensure the required time intervals between car releases rolling down the hill, sufficient to move the switches along the route, and the speed of the releases at the exit from these positions, which, when the releases approach the third TP, should not exceed 6 m/s. Thus, the main task of so-called interval braking is assigned to hump-type TPs. The tasks of the park TP include targeted braking of car trailers and setting speeds sufficient for them to reach the design point on the sorting track. In this case, the collision speed of the trailers in the park should not exceed 5 km/h.
В качестве средств, контролирующих параметры движения отцепов на ТП, служат радиолокационные измерители скорости, принцип действия которых основан на использовании эффекта Доплера (см. стр. 33-40, [1]). Частота
где Where
Достоинствами радиолокационных измерителей скорости являются бесконтактность, малая инерционность и непрерывность процесса измерения в зоне контроля. Дальность действия по вагону в условиях прямой видимости радиолокационных измерителей достигает 250 м.The advantages of radar speed meters are non-contact, low inertia and continuity of the measurement process in the control zone. The range of action on the car in conditions of direct visibility of radar meters reaches 250 m.
Самыми простыми радиолокационными измерителями скорости являются автодинные устройства (см. рис. 2.1, [1]), в которых функции передатчика зондирующего и приемника отраженного от отцепа излучения одновременно совмещает СВЧ-генератор, называемый в отечественной литературе автодином. Принцип действия этих устройств основан на автодинном эффекте, который состоит в изменениях с частотой Доплера амплитуды и частоты колебаний СВЧ-генератора, а также тока и/или напряжения смещения в цепи его питания [2]. Регистрация указанных изменений в виде автодинных сигналов и их обработка обеспечивают возможность определения параметров относительного перемещения отцепов. Благодаря совмещению функций передатчика и приемника автодинные измерители скорости имеют минимальные габаритные размеры и массу, при этом они обладают достаточно высокой чувствительностью для применения в качестве датчиков скорости отцепов на сортировочной горке [3].The simplest radar speed meters are autodyne devices (see Fig. 2.1, [1]), in which the functions of a probe transmitter and a receiver of radiation reflected from the cutter are simultaneously combined by a microwave generator, called an autodyne in the domestic literature. The operating principle of these devices is based on the autodyne effect, which consists of changes with the Doppler frequency in the amplitude and frequency of oscillations of the microwave generator, as well as the current and/or bias voltage in its power supply circuit [2]. Registration of these changes in the form of autodyne signals and their processing make it possible to determine the parameters of the relative movement of the cuts. Thanks to the combination of the functions of a transmitter and a receiver, autodyne speed meters have minimal overall dimensions and weight, while they have a sufficiently high sensitivity for use as cut speed sensors on a hump [3].
Пример выполнения измерителя скорости на основе автодина (generator mixer) описан в патенте [4]. Измеритель содержит СВЧ-генератор, который связан с приемопередающей антенной через регулируемый трансформатор импедансов (tuner). В цепь питания СВЧ-генератора включен резистор, с которого снимается автодинный сигнал, поступающий в блок обработки сигнала через усилитель. An example of a speed meter based on an autodyne (generator mixer) is described in the patent [4]. The meter contains a microwave generator, which is connected to the transceiver antenna through an adjustable impedance transformer (tuner). A resistor is included in the power supply circuit of the microwave generator, from which the autodyne signal is taken, which enters the signal processing unit through an amplifier.
Более совершенный автодинный датчик, который может использоваться как универсальный прибор определения занятости стрелочного перевода или измеритель скорости вагонов, описан в статье [5]. В случае его использования в качестве датчика занятости он работает в режиме излучения с частотной модуляцией (ЧМ). При этом цифровая обработка сигнальным процессором преобразованного автодином сигнала обеспечивает решение задачи обнаружения свободности или занятости стрелочного перевода. В случае использования датчика как измерителя скорости вагонов программа его работы изменяется. В этом режиме ЧМ излучения отсутствует, и датчик излучает в направлении отцепа немодулированные колебания. Для получения информации о скорости отцепов используются временные и спектральные методы обработки доплеровских сигналов. A more advanced autodyne sensor, which can be used as a universal device for determining the occupancy of a switch or a car speed meter, is described in article [5]. When used as an occupancy sensor, it operates in frequency modulated (FM) mode. In this case, digital processing of the signal converted by the autodyne by a signal processor provides a solution to the problem of detecting the vacancy or occupancy of a turnout. If the sensor is used as a car speed meter, its operating program changes. In this mode, there is no FM radiation, and the sensor emits unmodulated vibrations in the direction of the cut. To obtain information about the speed of cuts, time and spectral methods of processing Doppler signals are used.
Недостатком известных автодинных измерителей скорости является низкий энергетический потенциал по сравнению с измерителями с гомодинным построением приемопередатчика. [6]. Данный параметр ограничивает предельную дальность действия измерителя. The disadvantage of the known autodyne speed meters is their low energy potential compared to meters with a homodyne transceiver design. [6]. This parameter limits the maximum operating range of the meter.
Известны радиолокационные измерители скорости движения вагонов, содержащие «датчик доплеровского сигнала (ДДС)» и блок измерительного преобразователя сигнала (БИПС) [7, 8]. При этом ДДС состоит из передающей и приемной антенны, которые подключены соответственно к СВЧ-генератору и диодному смесителю. Выход диодного смесителя через усилитель сигнала доплеровской частоты подключен к входу БИПС. Доплеровский сигнал в ДДС получают в результате преобразования частоты в диодном смесителе принятого от движущегося отцепа излучения и части опорного излучения СВЧ-генератора, проходящего через щелевое сочленение. Антенны ДДС устанавливают внутри колеи, а остальные устройства - в междупутье. There are known radar speed meters for wagons, containing a “Doppler signal sensor (DSS)” and a measuring signal converter unit (SICU) [7, 8]. In this case, the DDS consists of a transmitting and receiving antenna, which are connected to a microwave generator and a diode mixer, respectively. The output of the diode mixer is connected to the BIPS input through a Doppler frequency signal amplifier. The Doppler signal in the DDS is obtained as a result of frequency conversion in a diode mixer of the radiation received from the moving cutter and part of the reference radiation of the microwave generator passing through the slot junction. DDS antennas are installed inside the track, and other devices are installed between the tracks.
Известные устройства имеют следующие недостатки. Known devices have the following disadvantages.
Связь антенн с СВЧ-генератором и диодным смесителем выполнена с использованием протяженного волноводного тракта. Неизбежно возникающие вибрации этого тракта при прохождении отцепа, в свою очередь, вызывают амплитудно-фазовую модуляцию излучения и являются причиной формирования на выходе диодного смесителя помех, которые нарушают нормальную обработку доплеровского сигнала и ограничивают дальность действия устройства (см. стр. 393-396, [9]). The antennas are connected to the microwave generator and diode mixer using an extended waveguide path. The inevitable vibrations of this path during the passage of the cut, in turn, cause amplitude-phase modulation of the radiation and cause the formation of interference at the output of the diode mixer, which disrupts the normal processing of the Doppler signal and limits the range of the device (see pp. 393-396, [ 9]).
Установка ДДС внутри колеи также не является удачным решением, поскольку его обслуживание в зимнее время является сложным. Устройство часто выходит из строя, особенно весной и в дождливую погоду, поскольку ДДС заливает водой [10]. Кроме того, наличие двух антенн в измерителе значительно усложняет конструкцию устройства, а также увеличивает его габаритные размеры и стоимость, что является его дополнительным недостатком. Installing a DDS inside the track is also not a good solution, since its maintenance in winter is difficult. The device often fails, especially in spring and in rainy weather, since the DDS is flooded with water [10]. In addition, the presence of two antennas in the meter significantly complicates the design of the device, and also increases its overall dimensions and cost, which is its additional disadvantage.
Известны радиолокационные измерители скорости движения вагонов, приемопередатчик которых выполнен по схеме с прямым (гомодинным) преобразованием доплеровского сигнала (см. стр. 33-37, рис. 2.5, [1]; [11]). Эти устройства используют одну антенну, которая работает как на передачу, так и на прием. Непрерывное излучение с выхода СВЧ-генератора, пройдя по пути первый - второй порты циркулятора, поступает в антенну и излучается в направлении движущегося отцепа. Отраженное от отцепа излучение сдвинуто по частоте на величину доплеровского смещения (1), пропорционального скорости движения отцепа. Это излучение через антенну и по пути второй - третий порты циркулятора поступает на одно из плеч смесителя, на другое плечо которого подаются опорные колебания СВЧ-генератора. В результате преобразования частоты колебаний на выходе смесителя выделяется сигнал разностной (доплеровской) частоты, который далее после усиления и предварительной фильтрации поступает в блок обработки сигналов.There are known radar speed meters for cars, the transceiver of which is made according to a circuit with direct (homodyne) conversion of the Doppler signal (see pp. 33-37, Fig. 2.5, [1]; [11]). These devices use a single antenna that works for both transmission and reception. Continuous radiation from the output of the microwave generator, passing along the path of the first and second ports of the circulator, enters the antenna and is radiated in the direction of the moving cut. The radiation reflected from the cut is shifted in frequency by the amount of the Doppler shift (1), proportional to the speed of movement of the cut. This radiation, through the antenna and along the path of the second - third ports of the circulator, enters one of the arms of the mixer, to the other arm of which the reference oscillations of the microwave generator are supplied. As a result of converting the oscillation frequency, a difference (Doppler) frequency signal is isolated at the output of the mixer, which then, after amplification and pre-filtering, enters the signal processing unit.
Однако упомянутые выше измерители скорости вагонов имеют существенный недостаток, который состоит в следующем. However, the above-mentioned car speed meters have a significant drawback, which is as follows.
Характерной особенностью горочных измерителей скорости является то, что они относятся к системам ближней радиолокации (СБРЛ), в которых расстояния между измерителем и вагоном соизмеримо с пространственным разносом сосредоточенных отражающих элементов («блестящих» точек) конструкции вагона [12]. В таких условиях отраженное излучение приобретает множественный характер. Это значительно усложняет структуру отраженного сигнала, в образовании которого решающее значение приобретают не только амплитудные, но и фазовые соотношения между отражениями от различных элементов вагона. Обработка принятого сигнала и извлечение из него информации о параметрах движения отцепа дополнительно осложнены необходимостью учитывать динамику изменения радиолокационной картины. Так при максимальном удалении отцепа от измерителя скорости в основном облучается торцевая стенка вагона. Отражающие элементы на его поверхности сосредоточены сравнительно в узком секторе. По мере приближения отцепа к измерителю изменяется площадь облучаемого участка, а сам участок облучения перемещается на боковую часть вагона (см. рис. 2.4, [1]). В зону облучения попадают крупные, более «яркие» «блестящие» точки, например, вертикальные угловые, промежуточные, шкворневые и дверные стойки, которые образуют уголковые отражатели. Значимыми элементами картины отражений являются автосцепка, элементы поддона, а также более мелкие отражающие элементы - замки, тормозные тяги и пр. Все перечисленные отражающие элементы, находящиеся в поле излучения радиолокационного измерителя, создают совокупность элементарных (парциальных) доплеровских сигналов, полученных от отдельных частей поверхности вагона. При существующих дальностях измерения и малых углах облучения даже небольшие изменения положения отцепа на тормозной позиции приводит к значительным изменениям фазы парциальных сигналов. В результате интерференции парциальных сигналов на выходе приемного устройства (смесителя) наблюдаются перескоки фазы результирующего сигнала, а также его кратковременные и продолжительные пропадания (замирания). Отмеченные особенности формирования сигналов при их обработке не учтены в упомянутых выше измерителях скорости. По этой причине данные устройства не обеспечивали требуемую точность измерения параметров движения отцепов, и были сняты с эксплуатации на сортировочных горках. A characteristic feature of hump speed meters is that they belong to short-range radar systems (SLRS), in which the distances between the meter and the car are commensurate with the spatial separation of concentrated reflective elements (“shiny” points) of the car structure [12]. Under such conditions, reflected radiation acquires a multiple character. This significantly complicates the structure of the reflected signal, in the formation of which not only amplitude, but also phase relationships between reflections from various elements of the car become crucial. Processing the received signal and extracting information from it about the parameters of the cut's movement are additionally complicated by the need to take into account the dynamics of changes in the radar picture. So, at the maximum distance of the cut from the speed meter, the end wall of the car is mainly irradiated. Reflective elements on its surface are concentrated in a relatively narrow sector. As the cut approaches the meter, the area of the irradiated area changes, and the irradiation area itself moves to the side of the car (see Fig. 2.4, [1]). Large, “brighter” “shiny” points fall into the irradiation zone, for example, vertical corner, intermediate, pivot and door posts, which form corner reflectors. Significant elements of the reflection pattern are the automatic coupler, pallet elements, as well as smaller reflective elements - locks, brake rods, etc. All of the listed reflective elements located in the radiation field of the radar meter create a set of elementary (partial) Doppler signals received from individual parts of the surface carriage. With existing measurement ranges and small irradiation angles, even small changes in the position of the cutter at the braking position lead to significant changes in the phase of partial signals. As a result of the interference of partial signals at the output of the receiving device (mixer), phase jumps of the resulting signal are observed, as well as its short-term and long-term loss (fading). The noted features of signal formation during their processing are not taken into account in the speed meters mentioned above. For this reason, these devices did not provide the required accuracy in measuring the parameters of the movement of cuts, and were taken out of service on hump yards.
В патенте [13] для борьбы с потерей сигнала предложен способ, основанный на поиске значения разности фаз парциальных сигналов при которой замирание сигнала отсутствует. Для этого частоту излучения СВЧ-генератора в процессе формирования сигнала модулируют по пилообразному закону. Затем принимаемый от отцепа сигнал смешивают с излучаемыми колебаниями, преобразуют полученную смесь в смесителе, результат преобразования выпрямляют и в пределах интервала модуляции определяют такой момент времени
Недостатком предложенного способа является значительное расширение спектра излучения СВЧ-генератора вследствие частотной модуляции. Так, при разности хода лучей парциальных отражений 0,25 м девиация частоты должна быть порядка 300 МГц.The disadvantage of the proposed method is a significant expansion of the radiation spectrum of the microwave generator due to frequency modulation. Thus, with a path difference of rays of partial reflections of 0.25 m, the frequency deviation should be of the order of 300 MHz.
Известны радиолокационные измерители скорости движения отцепов, приемопередатчик которых также выполнен по гомодинной схеме с прямым преобразованием доплеровского сигнала и одной антенной, работающей как на передачу, так и на прием (см. стр. 37-40, рис. 2.7, [1]; [14-22]; стр. 108-116, [23]). Данные измерители отличаются наличием в блоке обработки сигнала технических решений, снижающих влияние на точность измерения глубоких замираний сигнала из-за множественного характера отраженного излучения от вагона.There are known radar speed meters for cut movement, the transceiver of which is also made according to a homodyne circuit with direct conversion of the Doppler signal and one antenna operating both for transmission and reception (see pp. 37-40, Fig. 2.7, [1]; [ 14-22]; pp. 108-116, [23]). These meters are distinguished by the presence in the signal processing unit of technical solutions that reduce the impact on the measurement accuracy of deep signal fading due to the multiple nature of the reflected radiation from the car.
Устройства, описанные на стр. 37-40, рис. 2.7 книги [1] и в статьях [14-18], содержат измерительный преобразователь сигналов, предназначенный для преобразования частоты доплеровского сигнала в постоянное напряжение. Преобразователь выполнен на основе генератора пилообразных импульсов, который запоминает и поддерживает в течение заданного времени (обычно двух секунд) постоянной частоту выходного сигнала и соответственно величину выходного напряжения преобразователя начиная с момента его пропадания. Devices described on pages 37-40, fig. 2.7 of the book [1] and in articles [14-18], contain a measuring signal converter designed to convert the frequency of the Doppler signal into a constant voltage. The converter is made on the basis of a sawtooth pulse generator, which remembers and maintains for a given time (usually two seconds) a constant frequency of the output signal and, accordingly, the value of the output voltage of the converter, starting from the moment of its loss.
Технические решения по восстановлению пропавших импульсов в доплеровском сигнале, предложенные в [19, 20], основаны на применении следящего фильтра, выполненного на основе системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). В случае пропадания сигнала цепь обратной связи ФАПЧ размыкается и генератор управляемый напряжением (ГУН) сохраняет прежнюю частоту сигнала на выходе фильтра в течение установленного времени.Technical solutions for restoring missing pulses in the Doppler signal, proposed in [19, 20], are based on the use of a tracking filter based on a phase-locked loop (PLL) system. In the event of a signal loss, the PLL feedback circuit opens and the voltage controlled oscillator (VCO) maintains the previous signal frequency at the filter output for a set time.
Устройство, выполненное согласно патенту [21], содержат в блоке обработки сигнала две петли слежения за изменением как частоты, так и фазы доплеровского сигнала, выполненные на базе цифрового фазового детектора и цифрового частотного детектора. Устройство также содержит узел селекции длительности пропадания входного сигнала, опорный генератор, узел логической связи и управления. Предложенное устройство позволяет при восстановлении пропавших импульсов уменьшить динамическую погрешность измерения параметров движения отцепов на ТП. The device, made in accordance with the patent [21], contains in the signal processing unit two loops for monitoring changes in both the frequency and phase of the Doppler signal, made on the basis of a digital phase detector and a digital frequency detector. The device also contains a selection unit for the duration of the input signal loss, a reference generator, and a logical communication and control unit. The proposed device allows, when restoring missing impulses, to reduce the dynamic error in measuring the parameters of the movement of cuts at the TP.
Известны также способ измерения скорости отцепов и радиолокационное устройство, его реализующее, согласно патенту [22]. Приемопередатчик этого устройства работает при непрерывном излучении радиоволн, выполнен по гомодинной схеме с прямым преобразованием доплеровского сигнала и одной антенной. В блоке обработки устройства использованы современные методы цифровой обработки сигналов: дискретное преобразование Фурье (ДПФ), алгоритм Герцеля, весовая обработка входных данных, суммирование входных данных с наложением во времени и «скачущее» ДПФ. Данное изобретение реализовано в радиолокационном измерителе скорости модели РИС-В3М [23]. There is also a known method for measuring the speed of cuts and a radar device that implements it, according to the patent [22]. The transceiver of this device operates with continuous radiation of radio waves; it is made according to a homodyne circuit with direct conversion of the Doppler signal and one antenna. The processing unit of the device uses modern methods of digital signal processing: discrete Fourier transform (DFT), Goertzel algorithm, weight processing of input data, summation of input data with time superposition and “jumping” DFT. This invention is implemented in a radar speed meter model RIS-V3M [23].
Из представленного анализа уровня техники следует, что при разработке РЛД, выполненных преимущественно в период до 2000-го года, отдавалось предпочтение более простым и дешевым принципам их построения. В качестве приемопередатчиков использовались гомодинные и автодинные устройства непрерывного излучения без модуляции, а обработка доплеровского сигнала основана на измерении его частоты. From the presented analysis of the level of technology it follows that during the development of RLDs, made mainly in the period before 2000, preference was given to simpler and cheaper principles of their construction. Homodyne and autodyne continuous radiation devices without modulation were used as transceivers, and Doppler signal processing is based on measuring its frequency.
В настоящее время благодаря развитию элементной базы СВЧ микроэлектроники, разработке типовых модулей приемопередающих устройств СВЧ и методов цифровой обработки сигналов указанные ограничения стали несущественными. В связи с этим для реализации РЛД нового поколения востребованными являются такие методы формирования зондирующих и обработки отраженных радиосигналов, которые более полно, используя свойства сигналов и их возможности, обеспечивают повышение технических и эксплуатационных характеристик вновь создаваемых средств измерения. Currently, thanks to the development of the element base of microwave microelectronics, the development of standard modules for microwave transceiver devices and methods of digital signal processing, these limitations have become insignificant. In this regard, for the implementation of a new generation of RLDs, such methods of generating sounding and processing reflected radio signals are in demand, which more fully, using the properties of signals and their capabilities, ensure an increase in the technical and operational characteristics of newly created measuring instruments.
В качестве прототипа нами принят радиолокационный измеритель скорости РИС-В3М, который на сегодня является наиболее совершенным и широко применяемым на сети сортировочных станций РЖД. Техническое описание его представлено в учебном пособии: Шелухин В.И. Автоматизация и механизация сортировочных горок: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2005. - 240 с., (см. стр. 108-116, рис. 3.26, [23]). As a prototype, we adopted the RIS-V3M radar speed meter, which today is the most advanced and widely used in the Russian Railways marshalling station network. Its technical description is presented in the textbook: Shelukhin V.I. Automation and mechanization of hump humps: Textbook for technical schools and railway colleges. transport. - M.: Route, 2005. - 240 pp., (see pp. 108-116, Fig. 3.26, [23]).
РЛД содержит (см. рис. 3.26, [23]) СВЧ приемопередающий блок, усилитель-фильтр и блок обработки сигналов, причем СВЧ приемопередающий блок состоит из антенны, СВЧ-генератора, циркулятора и смесителя, при этом выход СВЧ-генератора подключен к первому порту циркулятора, ко второму порту которого подключена антенна, к третьему порту циркулятора присоединен вход смесителя, а к выходу последнего через усилитель-фильтр и цифро-аналоговой преобразователь (ЦАП) подключен блок обработки сигналов (БОС). БОС содержит кодек, состоящий из последовательно соединенных упомянутого АЦП и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), процессор, приемопередатчик интерфейса в стандарте протокола RS-485 для связи по двухпроводной линии с компьютером системы горочной автоматической централизации (ГАЦ), преобразователь напряжение-частота сигнала импульсной последовательности типа меандр, частота которого соответствует частоте принятого доплеровского сигнала. Кроме того, БОС содержит средства контроля работоспособности РЛД. The RLD contains (see Fig. 3.26, [23]) a microwave transceiver block, an amplifier-filter and a signal processing unit, and the microwave transceiver block consists of an antenna, a microwave generator, a circulator and a mixer, with the output of the microwave generator connected to the first the circulator port, to the second port of which the antenna is connected, the mixer input is connected to the third port of the circulator, and a signal processing unit (SPU) is connected to the output of the latter through an amplifier-filter and a digital-to-analog converter (DAC). The BOS contains a codec consisting of the aforementioned ADC and a digital-to-analog converter (DAC) connected in series, a read-only memory (ROM), a processor, an interface transceiver in the RS-485 protocol standard for communication via a two-wire line with the computer of the hump automatic centralization system (HAC) , a voltage-frequency converter of a square wave pulse sequence signal, the frequency of which corresponds to the frequency of the received Doppler signal. In addition, the BOS contains means for monitoring the performance of the RLD.
Согласно описанию [23], в основе принципа действия прототипа лежит способ радиолокационного определения параметров движения отцепов на сортировочной горке, заключающийся в следующем. According to the description [23], the operating principle of the prototype is based on a method for radar determination of the parameters of the movement of cuts on a hump, which consists of the following.
Посредством антенны радиолокационного датчика (РЛД), установленного в начале или в конце контролируемого участка ТП, излучают на высоте вагонной автосцепки зондирующее СВЧ-излучение, сформированное в виде карандашной диаграммы направленности, совпадающей по направлению с диагональю контролируемого участка ТП, принимают отраженное СВЧ-излучение от находящихся в пределах диаграммы направленности антенны «блестящих» точек на поверхности движущегося отцепа, смешивают его с частью зондирующего излучения, преобразуя образовавшуюся смесь отраженного и зондирующего излучений в совокупность парциальных сигналов доплеровской частоты от «блестящих» точек на поверхности движущегося отцепа, затем преобразованную совокупность парциальных сигналов направляют в блок обработки сигнала, где по частоте сигнала с учетом угла между направлением излучения и осью ЖД пути контролируемого участка ТП определяют скорость движения отцепа. Using the antenna of a radar sensor (RSD), installed at the beginning or end of the controlled section of the transformer substations, they emit probing microwave radiation at the height of the car automatic coupling, formed in the form of a pencil radiation pattern, coinciding in direction with the diagonal of the controlled section of the transformer substations, and receive reflected microwave radiation from “shiny” points located within the antenna radiation pattern on the surface of the moving cut, mix it with part of the probing radiation, converting the resulting mixture of reflected and probing radiation into a set of partial Doppler frequency signals from “brilliant” points on the surface of the moving cut, then the converted set of partial signals are sent to the signal processing unit, where the speed of movement of the cut is determined based on the frequency of the signal, taking into account the angle between the direction of radiation and the axis of the railway track of the controlled section of the TP.
Однако у прототипа и известных аналогов имеются общие существенные недостатки, которые состоят в следующем. However, the prototype and known analogues have common significant disadvantages, which are as follows.
Опыт эксплуатации измерителей на сортировочных горках показывает, что длительность пропадания сигнала на выходе приемопередающего блока вследствие интерференционных замираний достигает 40% длительности всей реализации отраженного сигнала на участке контроля ТП. Длительность замираний может существенно превышать как время измерения, так и время нахождения измерителя в режиме памяти, причем наибольшие замирания наблюдаются именно на том участке ТП, на котором необходим контроль скорости. Более того, в режиме торможения отцепов величина отрицательного ускорения достигает 3м/с2 и более. Так, например, в процессе управления замедлителями иногда возникают нестандартные ситуации вплоть до полной остановки отцепа на ТП. В перечисленных условиях измерение скорости отцепа с требуемой точностью весьма затруднено или становится вообще невозможным. Experience in operating meters at hump yards shows that the duration of signal loss at the output of the transceiver unit due to interference fading reaches 40% of the duration of the entire reflected signal in the process control area. The duration of fading can significantly exceed both the measurement time and the time the meter is in memory mode, and the greatest fading is observed precisely in that section of the TP where speed control is necessary. Moreover, in the cut-off braking mode, the magnitude of the negative acceleration reaches 3 m/s 2 or more. For example, in the process of controlling retarders, sometimes non-standard situations arise, up to a complete stop of the release at the TP. Under these conditions, measuring the release speed with the required accuracy is very difficult or becomes completely impossible.
Простейшие схемы восстановления сигнала, например, использующие генератор с «памятью», при пропадании сигнала формируют ограниченную по времени (до 2 с) серию импульсов постоянной частоты. Длительность этой серии, как правило, меньше длительности фактического пропадания сигнала, особенно при малых скоростях движения. Кроме того, не учитывается динамика движения отцепа. Во время интенсивного торможения скорость, т.е. доплеровская частота, изменяется, а схема восстановления сигнала при этом формирует последовательность импульсов постоянной частоты. Сложность точного восстановления сигнала усугубляется также широким диапазоном скоростей и динамикой ее изменения. При малых скоростях движения отцепов требуется большее время восстановления, чем при высоких скоростях.The simplest signal restoration schemes, for example, those using a generator with “memory”, when the signal disappears, form a time-limited (up to 2 s) series of pulses of a constant frequency. The duration of this series, as a rule, is less than the duration of the actual signal loss, especially at low speeds. In addition, the dynamics of the release movement are not taken into account. During intense braking, the speed, i.e. the Doppler frequency changes, and the signal restoration circuit generates a sequence of pulses of constant frequency. The difficulty of accurately reconstructing the signal is also aggravated by the wide range of speeds and the dynamics of its change. At low cut speeds, longer recovery times are required than at high speeds.
Из представленного анализа недостатков известных РЛД следует, что путь совершенствования метода восстановления пропадания сигнала (которого фактически нет) малоэффективен, он себя исчерпал. Любой метод, сколько бы он совершенным не был, не может гарантировать точное восстановление сигнала, отражающего реальную динамику движения отцепа на ТП. Поэтому для решения указанной проблемы востребованными являются иные технические решения, направленные, например, на улучшение качества сигнала путем исключения или снижение причин его пропадания. From the presented analysis of the shortcomings of known RLDs, it follows that the way to improve the method of restoring signal loss (which actually does not exist) is ineffective, it has exhausted itself. Any method, no matter how perfect it is, cannot guarantee accurate reconstruction of the signal reflecting the real dynamics of the movement of the cut at the TP. Therefore, to solve this problem, other technical solutions are in demand, aimed, for example, at improving the quality of the signal by eliminating or reducing the causes of its loss.
Другой существенный недостаток известных измерителей параметров движения отцепов состоит в том, что они не обеспечивают получение надежных результатов измерения в условиях одновременного контроля двух отцепов на одной ТП. Дело в том, что технология роспуска вагонов на сортировочных горках, особенно большой мощности, допускает такой интервал попутного следования отцепов, при котором на ТП одновременно могут находиться два отцепа (см. стр. 61-71, [10]). При этом в случае установки одного измерителя на ТП на его вход будут одновременно попадать сигналы, отраженные от двух отцепов. Стремление устранить это явление путем размещения на ТП двух измерителей, работающих на каждый замедлитель, с одной стороны, существенно усложняет алгоритм обработки сигналов в системах управления замедлителями (см. стр. 121-124, [23]). С другой стороны, такое размещение не устраняет в пределах тормозной позиции зоны, в которой оба измерителя будут принимать отраженный от одного отцепа сигнал. Более того, при установке двух измерителей на ТП увеличивается угол облучения движущегося отцепа. При этом в зону действия измерителя могут попадать отцепы, движущиеся по соседним путям. Кроме того, сигнал помехи в виде биений может появиться на выходе смесителей при прямом попадании излучения измерителей с близкими частотами СВЧ-генераторов. Поэтому для решения данной проблемы по нашему мнению востребованными являются не поиск оптимального размещения измерителей на ТП [10; 23], а новых технических решений РЛД, которые ограничивают рабочие зоны измерителей и защищают их от воздействия помех. Another significant drawback of the known meters of cut movement parameters is that they do not provide reliable measurement results under conditions of simultaneous monitoring of two cuts at one TP. The fact is that the technology for dismantling cars at hump yards, especially high-power ones, allows for such an interval of passing cuts that there can be two cuts at the transfer point at the same time (see pp. 61-71, [10]). In this case, if one meter is installed on the TP, signals reflected from two cuts will simultaneously enter its input. The desire to eliminate this phenomenon by placing two meters on the TP, working for each moderator, on the one hand, significantly complicates the signal processing algorithm in moderator control systems (see pp. 121-124, [23]). On the other hand, such placement does not eliminate the zone within the braking position in which both meters will receive the signal reflected from one release. Moreover, when installing two meters on the TP, the irradiation angle of the moving cut increases. In this case, the meter's coverage area may include trailers moving along adjacent tracks. In addition, an interference signal in the form of beats may appear at the output of mixers when directly hit by radiation from meters with similar frequencies of microwave generators. Therefore, in order to solve this problem, in our opinion, what is in demand is not the search for the optimal placement of meters on the TP [10; 23], and new technical solutions for RLDs that limit the working areas of the meters and protect them from interference.
Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в необходимости исключения или значительного уменьшения времени пропадания отраженного сигнала из-за множественного характера его формирования, что востребовано для повышения надежности и точности определения параметров движения отцепов. Кроме того, востребованной является функциональная возможность получения надежных результатов измерений в условиях одновременного нахождения двух отцепов на одной ТП. Отсутствие разрешающей способности по дальности известных измерителей и недостаточная устойчивость к воздействию сигналов, полученных от движущихся транспортных средств по соседним путям, являются их существенными ограничениями, особенно в современных условиях возросших скоростей роспуска составов и сложности сценариев радиолокационной обстановки на сортировочной горке. В связи с этим является актуальной задача снятия отмеченных ограничений.Thus, the technical problem to be solved by the claimed invention is the need to eliminate or significantly reduce the disappearance time of the reflected signal due to the multiple nature of its formation, which is required to increase the reliability and accuracy of determining the parameters of the movement of cuts. In addition, the functionality of obtaining reliable measurement results in conditions of the simultaneous presence of two cuts on one TP is in demand. The lack of range resolution of known meters and insufficient resistance to the effects of signals received from moving vehicles on adjacent tracks are their significant limitations, especially in modern conditions of increased train dissolution rates and the complexity of radar situation scenarios at a hump. In this regard, the task of removing the noted restrictions is urgent.
Для решения указанной проблемы предложен способ радиолокационного определения параметров движения отцепов на сортировочной горке, заключающийся в том, что посредством антенны радиолокационного датчика (РЛД), установленного в начале или конце контролируемого участка ТП, излучают на высоте вагонной автосцепки зондирующие радиоимпульсы СВЧ-излучения в форме карандашной диаграммы направленности, совпадающей по направлению с диагональю контролируемого участка ТП, во время излучения зондирующих радиоимпульсов принимают радиоимпульсы, отраженные от находящихся в пределах диаграммы направленности антенны «блестящих» точек на поверхности движущегося отцепа, смешивают их с частью энергии зондирующих радиоимпульсов излучения, преобразуют перекрывающиеся по времени части этих радиоимпульсов в видеоимпульсы, дискретизируют их по времени и запоминают во множестве моментов времени
а по полученным значениям разностей
где
где
где
где
где
где
где
где
Для реализации указанного способа предложено устройство определения параметров движения отцепов на сортировочной горке, содержащий антенну, приемопередающий блок ППБ, импульсный модулятор, программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ, аналого-цифровой преобразователь АЦП, а также блок обработки сигналов БОС, причем высокочастотный порт ППБ присоединен к антенне, к первому выводу ППБ подключен выход импульсного модулятора, а к его второму выводу подключен сигнальный вход АЦП, первый вывод ПБСУ подключен к входу импульсного модулятора, его второй вывод через шину команд программирования ШКП связан с БОС, а третий вывод подключен к тактовому входу АЦП, причем выходной порт АЦП связан с первым выводом БОС, при этом: To implement this method, a device is proposed for determining the parameters of the movement of cuts on a hump, containing an antenna, a transmitting and receiving unit PPB, a pulse modulator, a programmable synchronization and control unit PBSU, an analog-to-digital converter ADC, as well as a BOS signal processing unit, and the high-frequency port PPB is connected to antenna, the output of the pulse modulator is connected to the first output of the PPB, and the signal input of the ADC is connected to its second output, the first output of the PBSU is connected to the input of the pulse modulator, its second output is connected to the BOS through the ShKP programming command bus, and the third output is connected to the clock input of the ADC , and the output port of the ADC is connected to the first output of the BOS, and:
ППБ выполнен по гомодинной схеме и содержит СВЧ-генератор, смеситель и циркулятор, причем СВЧ-генератор подключен своим высокочастотным портом к первому порту циркулятора, а второй - к антенне, при этом к третьему порту циркулятора подключен вход смесителя, причем вход модуляции СВЧ-генератора и выход смесителя подключены к первому и второму выводам ППБ соответственно; The PPB is made according to a homodyne circuit and contains a microwave generator, a mixer and a circulator, with the microwave generator connected by its high-frequency port to the first port of the circulator, and the second to the antenna, while the input of the mixer is connected to the third port of the circulator, and the modulation input of the microwave generator and the mixer output are connected to the first and second terminals of the PPB, respectively;
ППБ выполнен по автодинной схеме на основе подключенного к антенне СВЧ-генератора, содержащего в своей колебательной системе или связанный с ней через передающую линию амплитудный детектор, причем вход модуляции СВЧ-генератора и выход амплитудного детектора подключены к первому и второму выводам ППБ соответственно;The PSB is made according to an autodyne circuit based on a microwave generator connected to the antenna, containing in its oscillatory system or connected to it through a transmission line an amplitude detector, and the modulation input of the microwave generator and the output of the amplitude detector are connected to the first and second terminals of the PPB, respectively;
ПБСУ содержит опорный тактовый генератор, подключенный к входам программируемых умножителя ПУЧ и делителя ПДЧ частоты, при этом выход ПДЧ является первым выходом ПБСУ, второй вывод является шиной команд программирования ШКП, выходы ПДЧ и ПУЧ подключены к входам селектора импульсов СИ, выход которого является третьим выводом ПБСУ. The PBSU contains a reference clock generator connected to the inputs of the programmable PUCH multiplier and the PDCH frequency divider, while the PDCH output is the first output of the PBSU, the second output is the bus of programming commands of the ShKP, the outputs of the PDCH and PDCH are connected to the inputs of the SI pulse selector, the output of which is the third output PBSU.
БОС содержит центральный сигнальный процессор ЦСП, который состоит из постоянного ПЗУ и оперативного ОЗУ запоминающих устройств, вычислительного ядра, первого ПП-1 и второго ПП-2 приемопередатчиков данных (взаимные связи внутри ЦСП ввиду их виртуальности показаны условно), а также цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, линейный преобразователь напряжение-частота ПН-Ч сигнала типа меандр, каскад инверсии сигнала и парафазный усилитель.The BOS contains a central signal processor DSP, which consists of read-only ROM and RAM storage devices, a computing core, the first PP-1 and second PP-2 data transceivers (mutual connections within the DSP are shown conditionally due to their virtuality), as well as a digital-to-analog converter DAC, linear voltage-frequency converter PN-F signal of the square wave type, signal inversion cascade and paraphase amplifier.
Как следует из сравнения известных и предлагаемых способов и устройств, технический результат решения указанной проблемы достигается за счет применения нового способа формирования зондирующего излучения и обработки отраженного радиосигнала, введения дополнительных блоков и узлов (ИМ и ПБСУ), а также новых связей между блоками и узлами. Предложенные технические решения позволили смесь доплеровских сигналов на выходе ППБ, полученную от «блестящих» точек на поверхности движущегося отцепа, разделить на отдельные независимые парциальные составляющие, которые не подвержены интерференции. Соответственно, этим достигается исключение основного недостатка прототипа и известных аналогов - замирание (пропадание) сигнала. Кроме того, у предлагаемого РЛД появляется новое свойства - возможность раздельного измерения скорости попутно следующих отцепов на разных замедлителях ТП и повышенная устойчивость к помехам от транспортных средств, движущихся по соседним путям.As follows from a comparison of known and proposed methods and devices, the technical result of solving this problem is achieved through the use of a new method for generating probing radiation and processing the reflected radio signal, introducing additional blocks and nodes (IM and PBSU), as well as new connections between blocks and nodes. The proposed technical solutions made it possible to separate the mixture of Doppler signals at the output of the PPB, obtained from “shiny” points on the surface of a moving cut, into separate independent partial components that are not subject to interference. Accordingly, this eliminates the main drawback of the prototype and known analogues - fading (loss) of the signal. In addition, the proposed RLD has a new property - the ability to separately measure the speed of passing cuts on different TP retarders and increased resistance to interference from vehicles moving on adjacent tracks.
В результате поиска альтернативных решений в области применения РЛД на ЖД транспорте среди различных источников информации факта использования указанных технических решений не обнаружено (см., например, литературу: [24-26]). В литературе по радиолокации также не найдены источники информации, раскрывающие сущность предлагаемого изобретения (см., например, литературу: [27-29]). На основании изложенного можно утверждать, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями от прототипа и соответствует критерию «Новизна». As a result of the search for alternative solutions in the field of using RLDs in railway transport, among various sources of information, the fact of using these technical solutions was not found (see, for example, literature: [24-26]). Sources of information revealing the essence of the proposed invention were also not found in the literature on radar (see, for example, literature: [27-29]). Based on the above, it can be argued that the proposed technical solution has significant differences from the prototype and meets the “Novelty” criterion.
Данное решение связано с получением новых свойств устройства, которые явным образом не следуют из уровня техники, соответствует критерию «Изобретательский уровень». This solution is associated with obtaining new properties of the device, which do not clearly follow from the prior art, and meets the “Inventive Step” criterion.
Изобретение направлено на улучшение характеристик РЛД для систем управления замедлителями на спускной части сортировочной горки, что необходимо для повышения ее перерабатывающей способности и уменьшения потенциальных убытков от схода вагонов при отказе напольного оборудования. Поэтому такое устройство востребовано на сети ЖД и может выпускаться промышленностью, поскольку для его изготовления требуются обычные радиоэлектронные компоненты. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».The invention is aimed at improving the characteristics of the RLD for control systems for retarders on the descent part of the hump, which is necessary to increase its processing capacity and reduce potential losses from derailment of cars in the event of failure of floor equipment. Therefore, such a device is in demand on the railway network and can be produced industrially, since its manufacture requires conventional radio-electronic components. Thus, the claimed invention meets the criterion of “Industrial applicability”.
Сущность изобретения поясняется чертежами. The essence of the invention is illustrated by drawings.
На фиг. 1 представлена структурная схема РЛД, который содержит антенну А, приемопередающий блок ППБ, импульсный модулятор ИМ, программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ, аналого-цифровой преобразователь АЦП, блок обработки сигналов БОС, шину команд программирования ШКП, шину частотного выхода ШЧВ, шину цифровых данных ШЦД, цифро-аналоговый преобразователь ЦАП, преобразователь напряжение-частота ПН-Ч, инвертор ИНВ, первый У1 и второй У2 усилители, шинный интерфейс RS-485. Блок обработки сигналов БОС выполнен на основе цифрового сигнального процессора ЦСП, при этом ЦСП содержит постоянное запоминающее устройство ПЗУ, вычислительное ядро и оперативное запоминающее устройство ОЗУ, а также первый и второй приемопередатчики шин последовательного порта ПП-1 и ПП-2. F1 и F2 - парафазные выходы сигнала в виде меандра, частота которого прямо пропорциональна скорости отцепа.In fig. Figure 1 shows a block diagram of the RLD, which contains antenna A, transmitter-receiver unit PPB, pulse modulator IM, programmable synchronization and control unit PBSU, analog-to-digital converter ADC, signal processing unit BOS, programming command bus ShKP, frequency output bus ShChV, digital data bus SDC, digital-to-analog converter DAC, voltage-frequency converter PN-CH, inverter INV, first U1 and second U2 amplifiers, RS-485 bus interface. The BOS signal processing unit is made on the basis of a digital signal processor DSP, while the DSP contains a read-only memory device ROM, a computing core and a random access memory device RAM, as well as the first and second transceivers of the serial port buses PP-1 and PP-2. F1 and F2 are paraphase signal outputs in the form of a meander, the frequency of which is directly proportional to the cutting speed.
На фиг. 2 приведены гомодинный (а) и автодинный (б) варианты выполнения ППБ, где А - антенна; СВЧ-Г - СВЧ-генератор; Ц - циркулятор; СМ - смеситель; АД - амплитудный детектор. In fig. Figure 2 shows homodyne ( a ) and autodyne ( b ) versions of the PPB, where A is the antenna; SHF-G - microwave generator; C - circulator; SM - mixer; AD - amplitude detector.
На фиг. 3 приведен один из вариантов выполнения ПБСУ, содержащего встроенный контроллер программирования ВКП, опорный тактовый генератор ОТГ, программируемые умножитель ПУЧ и делитель ПДЧ частоты, селектор импульсов СИ. In fig. Figure 3 shows one of the variants of the PBSU, which contains a built-in VKP programming controller, a reference OTG clock generator, a programmable PUC multiplier and a PFC frequency divider, and an SI pulse selector.
На фиг. 4 приведены временные диаграммы процессов формирования и обработки сигналов в РЛД для определения параметров движения отцепов на сортировочной горке: (а) - выходное напряжение
РЛД (см. фиг. 1) содержит антенну А, соединенную с приёмопередающим блоком ППБ, программируемый блок синхронизации и управления ПБСУ, подключенный своим первым выводом к входу импульсного модулятора ИМ, выход которого подключен к первому выводу ППБ, а второй вывод ППБ подключен к сигнальному входу аналого-цифрового преобразователя АЦП. Выход АЦП подключен к первому (сигнальному) выводу блока обработки сигналов БОС. При этом второй вывод ПБСУ подключен через шину команд программирования ШКП к второму выводу БОС, а третий вывод ПБСУ подключен к тактовому входу АЦП. Третий вывод БОС подключен к входу цифро-аналогового преобразователя ЦАП, выход которого непосредственно подключен к преобразователю напряжение-частота ПН-Ч, а выход последнего - к входу первого усилителя У1 и через инвертор ИНВ - к входу второго усилителя У2. Четвертый вывод БОС через шину цифровых данных ШЦД, интерфейс в стандарте протокола RS-485 и двухпроводную линию связан с компьютером системы горочной автоматической централизации ГАЦ. The RLD (see Fig. 1) contains an antenna A connected to the PPB transceiver unit, a programmable synchronization and control unit PBSU, connected with its first output to the input of the pulse modulator IM, the output of which is connected to the first output of the PPB, and the second output of the PPB is connected to the signal input of the analog-to-digital converter ADC. The ADC output is connected to the first (signal) pin of the BOS signal processing unit. In this case, the second output of the PBSU is connected via the ShKP programming command bus to the second output of the BOS, and the third output of the PBSU is connected to the clock input of the ADC. The third output of the BOS is connected to the input of the digital-to-analog converter DAC, the output of which is directly connected to the voltage-frequency converter PN-CH, and the output of the latter is connected to the input of the first amplifier U1 and, through the INV inverter, to the input of the second amplifier U2. The fourth output of the BOS is connected to the computer of the hump automatic centralization system of the GAC through the digital data bus SCD, an interface in the RS-485 protocol standard and a two-wire line.
Антенна А (см. фиг. 1) может иметь различные варианты исполнения, например, в виде щелевой или полосковой фазированной решетки, рупорной, диэлектрической, линзовой антенны или рупорно-линзовой (см. стр. 110, рис. 3.26 в [23]; стр. 21, 114, 142, 151, 200 в [30]). Antenna A (see Fig. 1) can have various designs, for example, in the form of a slot or strip phased array, horn, dielectric, lens antenna or horn-lens antenna (see page 110, Fig. 3.26 in [23]; pp. 21, 114, 142, 151, 200 in [30]).
ППБ также имеет альтернативные технические решения. Он может быть выполнен по гомодинной (см фиг. 2,а) или автодинной (см фиг. 2,б) схеме. Первый вариант представлен в описании РИС-В3М пособия [23], принятый в качестве прототипа, при этом оба варианта выполнения СВЧ-модуля описаны в патенте US3750171, 31.07.1973 (см. фиг. 1 и 2).PPB also has alternative technical solutions. It can be made according to a homodyne (see Fig. 2, a ) or autodyne (see Fig. 2, b ) scheme. The first option is presented in the description of the RIS-V3M manual [23], adopted as a prototype, while both embodiments of the microwave module are described in patent US3750171, 07/31/1973 (see Fig. 1 and 2).
Пример выполнения ППБ по гомодинной схеме, представленный на фиг. 2,а, содержит СВЧ-генератор СВЧ-Г, смеситель СМ и циркулятор Ц, при этом СВЧ-генератор СВЧ-Г подключен своим высокочастотным портом к первому порту циркулятора Ц, а его второй порт - к антенне А, при этом к третьему порту циркулятора Ц подключен вход смесителя СМ, причем вход модуляции СВЧ-генератора СВЧ-Г и выход смесителя подключены к первому и второму выводам ППБ соответственно (см. стр. 110, рис. 3.26 в [23]). Гомодинные модули ППБ выпускаются промышленностью (см., например, описание доплеровских модулей: «24.125 GHz Ranging Sensor Head, Dual Channel, Short Range», Model SSD-24303-20M-DW на сайте https://www.eravant.com/).An example of implementing a PPB using a homodyne circuit, shown in Fig. 2, a , contains a microwave generator SHF-G, a mixer SM and a circulator C, while the microwave generator SHF-G is connected by its high-frequency port to the first port of the circulator C, and its second port to antenna A, and to the third port circulator C is connected to the input of the mixer SM, and the modulation input of the microwave generator SHF-G and the output of the mixer are connected to the first and second terminals of the PPB, respectively (see page 110, Fig. 3.26 in [23]). Homodyne PPB modules are produced by industry (see, for example, the description of Doppler modules: “24.125 GHz Ranging Sensor Head, Dual Channel, Short Range”, Model SSD-24303-20M-DW on the website https://www.eravant.com/) .
Пример выполнения ППБ по автодинной схеме, представленный на фиг. 2,б, содержит СВЧ-генератор СВЧ-Г, подключенный своим высокочастотным портом к антенне А и к амплитудному детектору АД. Конструктивно обычно детекторный диод амплитудного детектора АД помещается непосредственно в резонатор автодинного СВЧ-генератора СВЧ-Г или в связанную с резонатором передающую линию, как показано на фиг. 2 патента RU2295911С1, опубл. 27.03.2007, бюл. № 9 и на рис. 6а и 9а статьи [2]. Вход модуляции СВЧ-генератора СВЧ-Г и выход амплитудного детектора АД подключены к первому и второму выводам ППБ соответственно. An example of the implementation of PPB according to the autodyne scheme, presented in Fig. 2, b , contains a microwave generator SHF-G, connected by its high-frequency port to antenna A and to the amplitude detector AD. Structurally, the detector diode of the amplitude AD detector is usually placed directly into the resonator of the autodyne microwave generator SHF-G or into the transmission line connected to the resonator, as shown in Fig. 2 patents RU2295911С1, publ. 03/27/2007, bulletin. No. 9 and in Fig. 6 a and 9 a of article [2]. The modulation input of the microwave generator SHF-G and the output of the amplitude detector AD are connected to the first and second terminals of the PPB, respectively.
В состав ППБ могут входить дополнительные элементы, не изменяющие суть изобретения. Например, после смесителя СМ и амплитудного детектора АД могут быть установлены малошумящий усилитель и фильтр сигналов доплеровской частоты, а между СВЧ-генератором СВЧ-Г и первым портом циркулятора Ц - усилитель мощности. The PPB may include additional elements that do not change the essence of the invention. For example, after the SM mixer and the amplitude detector AD, a low-noise amplifier and a Doppler frequency signal filter can be installed, and between the microwave generator SHF-G and the first port of the circulator Ts - a power amplifier.
СВЧ-генератор СВЧ-Г, может быть выполнен, например, в виде СВЧ генераторного модуля в объемном или полосковом исполнении на основе транзистора (см. стр. 88, рис. 3.7 книги [31]), на диоде Ганна или лавинно-пролётном диоде в волноводном или полосковом исполнении (см. стр. 194, 195, рис. 4.24 и 4.25, [32]). Частота колебаний СВЧ-генератора СВЧ-Г может быть стабилизирована синтезатором частоты или при помощи дополнительного высокодобротного резонатора, что не меняет сути предлагаемого изобретения.The microwave generator SHF-G can be made, for example, in the form of a microwave generator module in a volume or strip design based on a transistor (see page 88, Fig. 3.7 of the book [31]), on a Gunn diode or an avalanche-flight diode in waveguide or stripline design (see pages 194, 195, Fig. 4.24 and 4.25, [32]). The oscillation frequency of the microwave generator SHF-G can be stabilized by a frequency synthesizer or using an additional high-quality resonator, which does not change the essence of the proposed invention.
Импульсный модулятор ИМ предназначен для формирования импульсного воздействия на СВЧ-генератор СВЧ-Г, при котором в течение этого импульса в СВЧ-генераторе СВЧ-Г возбуждаются СВЧ-колебания. Примеры схемных решений импульсных модуляторов ИМ по цепи питания для СВЧ-генераторов СВЧ-Г, выполненных на диодах Ганна, лавинно-пролетных диодах или транзисторах широко известны (см. рис. 15а, рис. 22а статьи [2]).The pulse modulator IM is designed to generate a pulse effect on the microwave generator SHF-G, during which, during this pulse, microwave oscillations are excited in the microwave generator SHF-G. Examples of circuit solutions for pulsed modulators in the power supply circuit for microwave generators microwave-G, made on Gunn diodes, avalanche diodes or transistors are widely known (see Fig. 15 a , Fig. 22 a of article [2]).
ПБСУ может быть выполнен на базе «жесткой» логики, ПЛИС или с применением специализированных микросхем. Один из вариантов реализации ПБСУ (см. фиг. 3), выполненного на микросхеме Si5368, содержит встроенный контроллер программирования ВКП, опорный тактовый генератор ОТГ, подключенный к входам программируемых умножителя частоты ПУЧ и делителя частоты ПДЧ, а также селектор импульсов СИ. При этом выход ПДЧ подключен к первому входу СИ и является первым выводом ПБСУ, а выход ПУЧ подключен ко второму входу СИ, при этом выход СИ является третьим выводом ПБСУ. Данная микросхема отличается низким уровнем дрожания фазы выходных колебаний в диапазоне частот от 2 кГц до 1,4 ГГц (см. сайт фирмы Silicon Laboratories: http://www.silabs.com). PBSU can be made on the basis of “hard” logic, FPGA or using specialized microcircuits. One of the implementation options for the PBSU (see Fig. 3), made on the Si5368 chip, contains a built-in VCP programming controller, a reference OTG clock generator connected to the inputs of the programmable PUCH frequency multiplier and the PDCH frequency divider, as well as an SI pulse selector. In this case, the output of the MAP is connected to the first input of the SI and is the first output of the PBSU, and the output of the PDCH is connected to the second input of the SI, while the output of the SI is the third output of the PBSU. This microcircuit is characterized by a low level of output oscillation phase jitter in the frequency range from 2 kHz to 1.4 GHz (see the Silicon Laboratories website: http://www.silabs.com).
В качестве АЦП предпочтительно использование быстродействующих микросхем [33; 34]. Например, микросхема AD9689 фирмы «Analog Devices» представляет собой двойной 14-разрядный АЦП с интерфейсом JESD204B, быстродействием 2,6 Гбайт/с (см. сайт: https://www.analog.com/ru/products/ ad9689.html#product-overview). Этот АЦП способен осуществлять прямую выборку аналоговых сигналов с шириной полосы пропускания по уровню -3 дБ до 9 ГГц. Аналогичные АЦП типа DAC38RF82 и DAC38RF89 выпускаются фирмой Texas Instruments (см. сайт https://www.ti.com/). It is preferable to use high-speed microcircuits as ADCs [33; 34]. For example, the AD9689 chip from Analog Devices is a dual 14-bit ADC with a JESD204B interface, speed 2.6 GB/s (see website: https://www.analog.com/ru/products/ad9689.html# product-overview). This ADC is capable of directly sampling analog signals with -3 dB bandwidth up to 9 GHz. Similar ADCs such as DAC38RF82 and DAC38RF89 are produced by Texas Instruments (see website https://www.ti.com/).
БОС (см. фиг. 1) выполняет одновременно функции формирования команд программирования ПБСУ, обработки сигналов, преобразования частоты доплеровского сигнала в цифровой код и обмена цифровыми данными с ГАЦ. Он может быть реализован на основе микросхемы сигнального процессора, например, типа TMS320F2808 фирмы Texas Instrument [35]. В состав ЦСП входят блоки, выполняющие следующие функции: универсальный асинхронный приемопередатчик шины первого порта ПП-1, который осуществляет обмен информацией с компьютером системы ГАЦ посредством интерфейса RS-485; приемопередатчик шины второго последовательного порта ПП-2; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), хранящее программу обработки сигналов, управления и константы, необходимые для обработки сигналов; высокоскоростное вычислительное ядро, выполняющее все функции цифровой обработки сигнала (спектральный анализ, цифровую фильтрацию сигнала и формирование данных для формирования частотного выхода РЛД и отображения информации); оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), выполняющее функции запоминания текущих значений и результатов отработки сигналов. The BOS (see Fig. 1) simultaneously performs the functions of generating commands for programming the PBSU, processing signals, converting the frequency of the Doppler signal into a digital code and exchanging digital data with the GAC. It can be implemented on the basis of a signal processor chip, for example, the TMS320F2808 type from Texas Instrument [35]. The DSP includes blocks that perform the following functions: a universal asynchronous transceiver bus of the first port PP-1, which exchanges information with the computer of the GAC system via the RS-485 interface; bus transceiver of the second serial port PP-2; read-only memory (ROM) storing the signal processing program, controls and constants necessary for signal processing; a high-speed computing core that performs all the functions of digital signal processing (spectral analysis, digital signal filtering and data generation to generate the frequency output of the RLD and display information); random access memory (RAM), which performs the functions of storing current values and signal processing results.
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) блока обработки сигнала БОС предназначен для преобразования последовательности цифровых данных о скорости отцепа, поступающих с третьего порта ЦСП, в напряжение. Принципы построения ЦАП широко известны, причем промышленностью выпускается широкая номенклатура микросхем ЦАП (см., например, [36]). The digital-to-analog converter (DAC) of the BOS signal processing unit is designed to convert a sequence of digital data on the cut speed coming from the third port of the DSP into voltage. The principles of DAC design are widely known, and a wide range of DAC chips are produced by industry (see, for example, [36]).
Преобразователь напряжение-частота ПН-Ч, предназначенный для преобразования выходного напряжения ЦАП в аналоговый импульсный сигнал типа меандр, частота которого прямо пропорциональна скорости отцепа. ПН-Ч может быть выполнен на микросхеме AD654JN, выпускаемой фирмой Analog Devices (см. сайт: www.analog.com).Voltage-frequency converter PN-Ch, designed to convert the output voltage of the DAC into an analog pulse signal of the square wave type, the frequency of which is directly proportional to the uncoupling speed. PN-Ch can be implemented on the AD654JN chip, manufactured by Analog Devices (see website: www.analog.com).
Инвертор ИНВ, первый У1 и второй У2 усилители предназначены для получения из униполярного импульсного сигнала на выходе преобразователя напряжение-частота ПН-Ч двух противофазных меандров F1 и F2. Данные узлы могут быть выполнены на операционных усилителях (см. стр. 110, рис. 3.26, [23]; рис. 2.1, рис. 2.2, стр. 31-33, [37]). The INV inverter, the first U1 and the second U2 amplifiers are designed to obtain two antiphase meanders F1 and F2 from a unipolar pulse signal at the output of the voltage-frequency converter PN-CH. These nodes can be implemented on operational amplifiers (see page 110, Fig. 3.26, [23]; Fig. 2.1, Fig. 2.2, pp. 31-33, [37]).
РЛД для определения параметров движения отцепов на сортировочной горке работает следующим образом.The RLD for determining the parameters of the movement of cuts on a hump works as follows.
После подачи на РЛД напряжения от источника питания (на фиг. 1 не показан) в ЦСП БОС вычислительным ядром в соответствие с подпрограммой «Установка» [35] производится сначала настройка периферийных устройств, распределение внутренней памяти, установка значений внутренних переменных, копирование исполняемого кода команд из ПЗУ с низкой производительностью в высокопроизводительное ОЗУ и подача команды «Выборка из АЦП и сохранение результатов в памяти», по которой ЦСП переходит в режим готовности приема оцифрованных сигналов от АЦП с последующим формированием массива данных в памяти ОЗУ. После ее завершения через второй порт ЦСП БОС производится выдача на ПБСУ последовательности команд программирования его параметров. After applying voltage to the RLD from the power source (not shown in Fig. 1) in the DSP BOS, the computing core, in accordance with the “Installation” subroutine [35], first configures the peripheral devices, distributes the internal memory, sets the values of internal variables, and copies the executable command code from low-performance ROM to high-performance RAM and issuing the command “Sampling from the ADC and storing results in memory,” by which the DSP goes into readiness mode for receiving digitized signals from the ADC with the subsequent formation of a data array in the RAM memory. After its completion, through the second port of the BOS DSP, a sequence of commands for programming its parameters is issued to the PBSU.
В ПБСУ (см. фиг. 3) после подачи напряжения питания и приема от БОС последовательности команд программирования происходит запуск опорного тактового генератора ОТГ. Выходной сигнал этого генератора поступает на программируемый умножитель частоты ПУМ, на выходе которого формируются тактовые импульсы с периодом повторения
где
Импульсы запуска передатчика ППБ с первого вывода ПБСУ
В антенне А СВЧ-колебания преобразуются в электромагнитное излучение, которое в соответствие с диаграммой направленности антенны А излучается в контролируемое пространство ТП.In antenna A, microwave oscillations are converted into electromagnetic radiation, which, in accordance with the radiation pattern of antenna A, is emitted into the controlled space of the TP.
Необходимо отметить, что при гомодинном выполнении ППБ (см. фиг. 2,а) часть мощности радиосигнала СВЧ-генератора СВЧ-Г по пути первый порт - третий порт циркулятора Ц проникает на порт смесителя СМ в качестве гетеродинного колебания. Эти колебания назовем «прямыми» (индекс «прм»)
где Where
Если в контролируемом пространстве ТП находится отцеп, то от «блестящих» точек на его поверхности возникают парциальные отражения ЭМ излучения, которые принимаются антенной А и преобразуются в СВЧ-колебания парциальных радиосигналов. При гомодинном исполнении ППБ (см. фиг. 2,а) эти радиосигналы проходят через циркулятор Ц по пути второй порт - третий порт и поступают на порт смесителя СМ. При автодинном исполнении ППБ (см. фиг. 2,б) принятые парциальные радиосигналы сразу поступают на порт СВЧ-генератора СВЧ-Г. Выражение для радиосигнала
где Where
На диаграммах в и г фиг. 4 представлены временные диаграммы сигналов для случая наличия в поле излучения антенны А двух «блестящих» точек на поверхности отцепа (
При гомодинном исполнении ППБ (см. фиг. 2,а) в результате нелинейного взаимодействия прямых (2) и отраженных (3) колебаний в смесителе СМ происходит преобразование парциальных радиосигналов в область низких (доплеровских) частот. При этом на выходе смесителя СМ преобразованные сигналы
При автодинном исполнении ППБ (см. фиг. 2,б) принятые парциальные радиосигналы (3), смешиваясь с собственными колебаниями (1), вызывают в СВЧ-генераторе СВЧ-Г автодинный эффект [6], состоящий в автодинных изменениях частоты и амплитуды колебаний, а также среднего значения тока и/или напряжения в цепи питания СВЧ-генератора СВЧ-Г. Эти изменения, практически эквивалентные преобразованию радиосигнала в смесителе СМ
где Where
Отметим, что начальная фаза
Первое слагаемое в (4), представляющее результат преобразования отраженного радиосигнала в смесителе СМ или автодинном СВЧ-генераторе СВЧ-Г, содержит информацию о дальности до «блестящих» точек на поверхности отцепа и скорости их движения относительно РЛД. При этом для реально существующих скоростей движения отцепа справедливо условие, что за время
Таким образом, отраженные сигналы от «блестящих» точек, которые находятся ближе, чем последующие элементы на поверхности отцепа, вызывают изменения высоты видеоимпульсов на выходе смесителя или автодина от момента времени прихода отраженного излучения
Второе слагаемое
Третье слагаемое в (4) обусловлено детектированием прямого сигнала СВЧ-генератора СВЧ-Г, воздействующего на вход смесителя СМ, или собственных колебаний автодинного СВЧ-генератора СВЧ-Г. Поэтому на выходе этих устройств видеоимпульсы, полученные в результате приема отраженных радиосигналов, располагаются на некотором «паразитном» пьедестале (см. диаграмму д на фигуре 4). The third term in (4) is due to the detection of the direct signal of the microwave generator SHF-G, acting on the input of the SM mixer, or the natural oscillations of the autodyne microwave generator SHF-G. Therefore, at the output of these devices, video pulses obtained as a result of receiving reflected radio signals are located on some “parasitic” pedestal (see diagram d in Figure 4).
С выхода приемопередающего блока ППБ (см. фиг. 1) видеоимпульсы далее поступают на сигнальный вход АЦП, где выполняется сначала операция дискретизации сигнала (4) по времени. Затем во время действия тактовых импульсов
где Where
Последовательности оцифрованных для каждого
Полученный в результате вычитания (6) массив данных
где Where
В результате выполнения операции вычитания в полученных значениях
Шумовая составляющая
По полученным значениям разностей
Далее для полученных амплитуд
После этого вычислительным ядром ЦСП из множества значений
где Where
Далее вычислительным ядром ЦСП БОС выполняется расчет текущего расстояния
где Where
Полученные значения расстояний
Используя данные массива (12), вычислительным ядром ЦСП находятся текущие положения «блестящих» точек на отцепе относительно линии отсчета - перпендикуляра с места установки РЛД на рельсовый путь: Using array data (12), the computational core of the DSP finds the current positions of the “shiny” points on the cut relative to the reference line - the perpendicular from the place where the RLD is installed on the rail track:
где Where
После этого вычислительным ядром ЦСП из множества значений текущих расстояний
где Where
Сигналы, неудовлетворяющие условию (14), в число которых входят также помехи от транспортных средств, движущихся по соседним путям, игнорируются в дальнейшей обработке и исключаются из ОЗУ ЦСП. Выполнение неравенства (14) означает наличие отцепа на контролируемом участке ТП. Для «блестящих» точек, удовлетворяющих этому неравенству, из массива данных (10) для частот
где Where
Одновременно с обнаружением наличия отцепа на контролируемом участке ТП в память ОЗУ ЦСП вносятся данные идентификационного номера контролируемого отцепа, полученные от компьютера при работе РЛД в системе ГАЦ, или внесенные вручную оператором при автономной работе РЛД. Кроме того, в память ОЗУ ЦСП автоматически вносятся данные текущего времени системы единого времени ГАЦ или от встроенного в ЦСП БОС таймера. Simultaneously with the detection of the presence of a cut in the controlled section of the TP, the identification number of the controlled cut, received from the computer when the RLD is operating in the GAC system, or manually entered by the operator when the RLD is operating autonomously, is entered into the RAM memory of the DSP. In addition, the data of the current time of the GAC unified time system or from the BOS timer built into the DSP is automatically entered into the RAM memory of the DSP.
По полученным значениям доплеровских частот
где Where
По полученным значениям путевой скорости
Результаты вычисления скорости
где Where
Численное интегрирование (18) может выполняться различными методами. Например, методом прямоугольников, трапеций, парабол (метод Симпсона) или других. Полученный итог вычисления длины
Далее, используя сглаженные значения массива данных скорости
где Where
Минимальное значение измерительного интервала времени
Результаты вычисления текущих значений скорости
Кроме того, текущие значения скорости
Необходимо отметить, что возможность автоматического самоконтроля работоспособности РЛД, предусмотренная в прототипе, не является предметом настоящего изобретения. Эта функция может быть также реализована в предлагаемом устройстве. It should be noted that the possibility of automatic self-monitoring of the performance of the radar, provided in the prototype, is not the subject of the present invention. This function can also be implemented in the proposed device.
Таким образом, предложенные технические решения позволили смесь доплеровских сигналов на выходе ППБ, полученную от «блестящих» точек на поверхности движущегося отцепа, разделить на отдельные независимые парциальные сигналы от точечных отражателей. Этим достигается исключение основного недостатка прототипа и известных аналогов - замирания (пропадания) сигналов, что повышает точность определения параметров движения отцепов, а также избавляет от необходимости применения в РЛД сложных восстановителей пропадания сигналов и алгоритмов их обработки. Thus, the proposed technical solutions allowed the mixture of Doppler signals at the output of the PPB, obtained from “shiny” points on the surface of a moving cut, to be divided into separate independent partial signals from point reflectors. This eliminates the main drawback of the prototype and known analogues - fading (disappearance) of signals, which increases the accuracy of determining the parameters of the movement of cuts, and also eliminates the need to use complex signal loss restorers and processing algorithms in the RLD.
Обработка отдельных парциальных сигналов обеспечивает возможность раздельного определения относительного расположения «блестящих» точек на поверхности отцепа и их путевой скорости перемещения. Поскольку «блестящие» точки находятся на поверхности одного и того же отцепа, то применение к полученным значениям операции усреднения дополнительно повышает точность определения параметров движения отцепа. Processing of individual partial signals makes it possible to separately determine the relative location of “shiny” points on the surface of the cut and their ground speed of movement. Since the “shiny” points are located on the surface of the same cut, applying the averaging operation to the obtained values further increases the accuracy of determining the parameters of the cut’s movement.
Кроме того, у предлагаемого РЛД, благодаря селекции отцепов по дальности, появились новые свойства. Это возможность раздельного измерения скорости попутно следующих отцепов на разных замедлителях и повышенная устойчивость к помехам от транспортных средств, движущихся по соседним путям. Данные свойства получены благодаря выбору сигналов для обработки тех «блестящих» точек, которые находятся в пределах лишь контролируемого участка пути ТП. In addition, the proposed RLD, thanks to the selection of cuts by range, has new properties. This is the ability to separately measure the speed of passing trailers on different retarders and increased resistance to interference from vehicles moving on adjacent tracks. These properties were obtained by selecting signals for processing those “shiny” points that are located within only a controlled section of the TP path.
Ограниченность зоны контроля с помощью РЛД позволяет решать задачу автономного обнаружения отцепов на ТП без использования рельсовых цепей или датчиков счета осей. Кроме измерения скорости движения отцепов на ТП, предлагаемое устройство обеспечивает возможность определения протяженности отцепов и их ускорение. С учетом известных данных о длине вагонов имеется возможность контроля числа вагонов в отцепах. Указанное расширение функциональных возможностей заявленного устройства обеспечивает его дополнительные преимущества по отношению к прототипу и аналогам.The limited control area using RLD makes it possible to solve the problem of autonomous detection of cuts at TP without the use of track circuits or axle counting sensors. In addition to measuring the speed of movement of cuts at the TP, the proposed device provides the ability to determine the length of cuts and their acceleration. Taking into account the known data on the length of cars, it is possible to control the number of cars in the cuts. The specified expansion of the functionality of the claimed device provides its additional advantages in relation to the prototype and analogues.
ЛитератураLiterature
1. Григорин-Рябов В.В., Вериго В.М., Шелухин О.И., Шелухин В.И. Радиотехнические железнодорожные устройства. - М.: Транспорт, 1986. - 161 с.1. Grigorin-Ryabov V.V., Verigo V.M., Shelukhin O.I., Shelukhin V.I. Radio engineering railway devices. - M.: Transport, 1986. - 161 p.
2. Носков В.Я., Смольский С.М., Игнатков К.А. и др. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 11. Основы реализации автодинов // Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 2. С. 5-33.2. Noskov V.Ya., Smolsky S.M., Ignatkov K.A. and others. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their application. Part 11. Basics of autodyne implementation // Advances in modern radio electronics. 2019. No. 2. P. 5-33.
3. Носков В.Я., Игнатков К.А. Применение стабилизированного двухдиодного автодина в радиолокационном датчике для сортировочных горок // 22-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо’2012). Севастополь, 2012. С. 893-896.3. Noskov V.Ya., Ignatkov K.A. Application of a stabilized two-diode autodyne in a radar sensor for hump humps // 22nd International Crimean Conference “Microwave Engineering and Telecommunication Technologies” (CriMiKo’2012). Sevastopol, 2012. pp. 893-896.
4. Патент US3710385, опубл. 09.01.1973. Vehicle initial speed and stopping distance indicator / Howard et al.4. Patent US3710385, publ. 01/09/1973. Vehicle initial speed and stopping distance indicator / Howard et al.
5. Єрмак Г.П., Варавiн А.В., Попов I.В., Васильєв О.С., Усов Л.С. Радiолокацiйний датчик контролю наявностi i швидкостi рухомого складу на територiях сортувальних гiрок // Наука та інновації. 2009. Т. 5. № 5. С. 9-16 (укр). (Ермак Г.П., Варавин А.В., Попов И.В., Васильев А.С., Усов Л.С. Радиолокационный датчик контроля наличия и скорости подвижного состава на территориях сортировочных горок // Наука и инновации. 2009. Т. 5. № 5. С. 9-16) Доступ в Интернет по адресу: http://dspace.nbuv.gov.ua/xmlui/handle/123456789/ 27893.5. Ermak G.P., Varavin A.V., Popov I.V., Vasilyev O.S., Usov L.S. Radar sensor for monitoring the visibility and fluidity of dry warehouses in the territories of sorting warehouses // Science and Innovation. 2009. T. 5. No. 5. P. 9-16 (Ukr). (Ermak G.P., Varavin A.V., Popov I.V., Vasilyev A.S., Usov L.S. Radar sensor for monitoring the presence and speed of rolling stock in hump areas // Science and Innovation. 2009. T. 5. No. 5. P. 9-16) Internet access at: http://dspace.nbuv.gov.ua/xmlui/handle/123456789/ 27893.
6. Носков В.Я., Смольский С.М., Игнатков К.А., Мишин Д.Я., Чупахин А.П. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 10. Основы анализа и расчёта параметров автодинов с учётом шумов // Успехи современной радиоэлектроники. 2018. № 3. С. 18-52.6. Noskov V.Ya., Smolsky S.M., Ignatkov K.A., Mishin D.Ya., Chupakhin A.P. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their application. Part 10. Fundamentals of analysis and calculation of autodyne parameters taking into account noise // Advances in modern radio electronics. 2018. No. 3. P. 18-52.
7. Уманский Г.М. Электронный измеритель скорости ЭС-ЦНИИ // Автоматика, телемеханика и связь. 1962. № 5. С. 13-19.7. Umansky G.M. Electronic speed meter ES-TsNII // Automation, telemechanics and communications. 1962. No. 5. P. 13-19.
8. Авт. свид. SU305414, опубл. 04.06.1971. МПК G01P3/42. Радиолокационный измеритель скорости движения вагонов / Ю.В. Ваванов и др. 8. Auto. date SU305414, publ. 06/04/1971. IPC G01P3/42. Radar speed meter for wagons / Yu.V. Vavanov and others.
9. Григорин-Рябов В.В. (ред). Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). М.: Советское радио, 1970. - 680 с.9. Grigorin-Ryabov V.V. (ed). Radar devices (theory and principles of construction). M.: Soviet radio, 1970. - 680 p.
10. Шелухин В.И. Датчики измерения и контроля устройств железнодорожного транспорта. - М.: Транспорт, 1990. - 119 с.10. Shelukhin V.I. Sensors for measuring and monitoring railway transport devices. - M.: Transport, 1990. - 119 p.
11. Ефимов Л.Л., Кронов В.И., Прудовский И.И. Доплеровский измеритель скорости ДИС-74. Автоматика, телемеханика и связь. 1980. № 4. С. 21-22.11. Efimov L.L., Kronov V.I., Prudovsky I.I. Doppler velocity meter DIS-74. Automation, telemechanics and communications. 1980. No. 4. pp. 21-22.
12. Коган И.М. Ближняя радиолокация (теоретические основы). - М.: Сов. радио, 1973. - 272 с.12. Kogan I.M. Short-range radar (theoretical foundations). - M.: Sov. radio, 1973. - 272 p.
13. Патент ФРГ DE2126663, опубл. 07.12.1971. МПК B61K7/12, G01S9/44, G01S13/583(EP). Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit von Fahrzeugen / Grafinger13. German patent DE2126663, publ. 12/07/1971. IPC B61K7/12, G01S9/44, G01S13/583(EP). Verfahren zum Ermitteln der Geschwindigkeit von Fahrzeugen / Grafinger
14. Авт. свид. SU410314, опубл. 05.01.1974, бюл. № 1. МПК G01P3/42. Измерительный преобразователь сигналов / Б.Т. Анашкин, Л.Л. Ефимов. 14. Auto. date SU410314, publ. 01/05/1974, bulletin. No. 1. IPC G01P3/42. Measuring signal converter / B.T. Anashkin, L.L. Efimov.
15. Ваванов Ю.В., Вериго А.М., Дагаева Н.Х., Перегонов С.А., Кернов Ю.П. Радиолокационный измеритель скорости движения отцепов для сортировочных горок // Автоматика, телемеханика и связь. 1977. № 9. С. 3-5.15. Vavanov Yu.V., Verigo A.M., Dagaeva N.Kh., Peregonov S.A., Kernov Yu.P. Radar meter for the speed of movement of cuts for hump humps // Automation, telemechanics and communications. 1977. No. 9. P. 3-5.
16. Радиолокационный измеритель скорости железнодорожных вагонов на сортировочной горке / Ю.Н. Кузнецов, Л.Ф. Михайлов, В.А. Парилов и др. // Электронная техника. Сер. Электроника СВЧ. 1982. № 7. С. 56-58. 16. Radar speed meter for railway cars at a hump / Yu.N. Kuznetsov, L.F. Mikhailov, V.A. Parilov et al. // Electronic technology. Ser. Microwave electronics. 1982. No. 7. P. 56-58.
17. Вериго А.М., Ваванов Ю.В., Тенн Ф.А., Подоров Н.А. Радиолокационный измеритель скорости движения вагонов // Автоматика, телемеханика и связь. 1983. № 3. С. 7-9.17. Verigo A.M., Vavanov Yu.V., Tenn F.A., Podorov N.A. Radar speed meter for wagons // Automation, telemechanics and communications. 1983. No. 3. P. 7-9.
18. Авт. свид. SU1437284А1, опубл. 15.11.1988, бюл. № 42. МПК4 B61L17/00. Устройство для измерения ускорения движения отцепов на сортировочной горке / В.И. Шелухин, О.И. Шелухин. 18. Auto. date SU1437284A1, publ. 11/15/1988, bulletin. No. 42. IPC 4 B61L17/00. Device for measuring the acceleration of movement of cuts on a hump / V.I. Shelukhin, O.I. Shelukhin.
19. Патент США US4172256, опубл. 23.10.1979. МПК G01S13/92 (EP), G01S9/44. Circuit for speed measurement of vehicles according to the Doppler-radar principle / Pacozzi.19. US Patent US4172256, publ. 10/23/1979. IPC G01S13/92 (EP), G01S9/44. Circuit for speed measurement of vehicles according to the Doppler-radar principle / Pacozzi.
20. Шелухин В.И., Колесниченко Н.Н., Пыжьянов В.Г. Модифицированный радиолокационный измеритель скорости отцепов // Автоматика, телемеханика и связь. 1988. № 8. С. 8-10.20. Shelukhin V.I., Kolesnichenko N.N., Pyzhyanov V.G. Modified radar cut speed meter // Automation, telemechanics and communications. 1988. No. 8. P. 8-10.
21. Патент RU2003543С1, опубл. 30.11.1993, бюл. № 43-44. МПК5 B61L17/00. Устройство для измерения параметров движения отцепов на сортировочной горке / В.И. Шелухин и др.21. Patent RU2003543С1, publ. 30.11.1993, bulletin. No. 43-44. IPC 5 B61L17/00. Device for measuring the parameters of the movement of cuts on a hump / V.I. Shelukhin and others.
22. Патент RU2229404С2, опубл. 27.05.2004, бюл. № 15. МПК7 B61L17/00. Способ измерения скорости движения отцепов на сортировочной горке и устройство, его реализующее / П.В. Чернов, В.В. Чекурсков и др.22. Patent RU2229404С2, publ. 05/27/2004, bulletin. No. 15. IPC 7 B61L17/00. A method for measuring the speed of movement of cuts on a hump and a device that implements it / P.V. Chernov, V.V. Chekurskov and others.
23. Шелухин В.И. Автоматизация и механизация сортировочных горок: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2005. - 240 с.23. Shelukhin V.I. Automation and mechanization of hump humps: Textbook for technical schools and railway colleges. transport. - M.: Route, 2005. - 240 p.
24. Комаров В.М., Заличев Н.Н., Воротников В.Н. Системы предупреждения столкновений наземных транспортных средств / Зарубежная радиоэлектроника. 1981. № 4. С. 54-72.24. Komarov V.M., Zalichev N.N., Vorotnikov V.N. Collision avoidance systems for ground vehicles / Foreign radio electronics. 1981. No. 4. P. 54-72.
25. Шелухин В.И., Шелухин О.И. Многофункциональный горочный датчик параметров движения // Автоматика, телемеханика и связь. 1991. № 4. С. 10-14.25. Shelukhin V.I., Shelukhin O.I. Multifunctional hump motion sensor // Automation, telemechanics and communications. 1991. No. 4. P. 10-14.
26. Марюхненко В.С. Радиолокационные системы на железнодорожном транспорте. Перспективы применения. - Иркутск: ИрГУПС, 2017. - 146 с. 26. Maryukhnenko V.S. Radar systems in railway transport. Prospects for application. - Irkutsk: IrGUPS, 2017. - 146 p.
27. Шелухин О.В. Радиосистемы ближнего действия. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.27. Shelukhin O.V. Short-range radio systems. - M.: Radio and communication, 1989. - 240 p.
28. Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. В 2 книгах. Книга 1. Москва: Техносфера, 2014.28. Handbook on radar / Ed. M.I. Skolnik. In 2 books. Book 1. Moscow: Tekhnosphere, 2014.
29. Костенко А.А., Хлопов Г.И. Когерентные системы ближней и сверхближней радиолокации миллиметрового диапазона. - Харьков: ИПЦ «Контраст», 2015. - 352 с.29. Kostenko A.A., Khlopov G.I. Coherent short- and ultra-short-range millimeter-wave radar systems. - Kharkov: IPC “Contrast”, 2015. - 352 p.
30. Воскресенский Д.И. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов. - М.: Советское радио, 1972. - 162 с. 30. Voskresensky D.I. Antennas and microwave devices. Calculation and design of antenna arrays and their radiating elements. - M.: Soviet radio, 1972. - 162 p.
31. Баранов А.В., Кревский М.А. Транзисторные генераторы гармонических СВЧ колебаний. - М.: Горячая линия - Телеком, 2021. - 276 с.31. Baranov A.V., Krevsky M.A. Transistor generators of harmonic microwave oscillations. - M.: Hotline - Telecom, 2021. - 276 p.
32. Малышев В.А. Бортовые активные устройства сверхвысоких частот. - Л.: Судостроение, 1990, 264 с.32. Malyshev V.A. Onboard active microwave devices. - L.: Shipbuilding, 1990, 264 p.
33. Грушвицкнй Р.И., Мурсаев А.X., Угрюмое Е.П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. - СПб.: БХВ-Петербург, 2002. 33. Grushvitsky R.I., Mursaev A.Kh., Gloomy E.P. Design of systems on programmable logic chips. - St. Petersburg: BHV-Petersburg, 2002.
34. Гузик В.Ф., Каляев И.А., Левин И.И. Реконфигурируемые вычислительные системы. Ростов-на-Дону: Издательство Южного федерального университета, 2016. 34. Guzik V.F., Kalyaev I.A., Levin I.I. Reconfigurable computing systems. Rostov-on-Don: Southern Federal University Publishing House, 2016.
35. «Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430Х1ХХ». Пер. с англ. М.: ЗАО «Компэл», 2004. 35. “User Guide: MSP430X1XX Family of Microcontrollers.” Per. from English M.: ZAO Kompel, 2004.
36. Лебедев О.Н., Марцинкявичюс А.-Й.К., Багданскис Э.-А.К. и др. Микросхемы памяти, ЦАП и АЦП: Справочник. - М.: КУбК, 1996. 384 с.36. Lebedev O.N., Marcinkevichyus A.-J.K., Bagdanskis E.-A.K. and others. Memory chips, DAC and ADC: Handbook. - M.: KUBK, 1996. 384 p.
37. Щербаков В.И., Грездов Г.И. Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник. - К.: Техника, 1983, 213 с.37. Shcherbakov V.I., Grezdov G.I. Electronic circuits using operational amplifiers: Handbook. - K.: Technology, 1983, 213 p.
38. Носков В.Я., Богатырев Е.В., Игнатков К.А.. Принцип построения бортового радиолокационного датчика для обнаружения быстродвижущихся целей. Успехи современной радиоэлектроники. 2019. № 12. С. 16-22.38. Noskov V.Ya., Bogatyrev E.V., Ignatkov K.A.. The principle of constructing an onboard radar sensor for detecting fast-moving targets. Advances in modern radio electronics. 2019. No. 12. pp. 16-22.
39. Носков В.Я., Смольский С.М. Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 6. Исследования радиоимпульсных автодинов. Успехи современной радиоэлектроники. 2009. № 6. С. 3-51.39. Noskov V.Ya., Smolsky S.M. Modern hybrid-integrated autodyne generators of the microwave and millimeter ranges and their applications. Part 6. Research of radio pulse autodynes. Advances in modern radio electronics. 2009. No. 6. P. 3-51.
40. Шелухин В.И. Измерение ускорения железнодорожных транспортных средств // Автоматика, телемеханика и связь. 1987. № 1. С. 13-15. 40. Shelukhin V.I. Measuring the acceleration of railway vehicles // Automation, telemechanics and communications. 1987. No. 1. P. 13-15.
Claims (25)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2805901C1 true RU2805901C1 (en) | 2023-10-24 |
Family
ID=
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2003543C1 (en) * | 1991-10-08 | 1993-11-30 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Device for measuring parameters of cut movement on hump |
RU2265866C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-12-10 | Закрытое акционерное общество "Новые технологии" | Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system |
RU163371U1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | DEVICE FOR AUTOMATIC IDENTIFICATION OF WAGONS WITH SELF-OSCILLATIONS OF VILYANIA DURING THE TRAIN |
RU2737815C1 (en) * | 2020-06-05 | 2020-12-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Complex automation system for control of sorting process (ccas sp) |
RU2769956C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ САУТ" (ООО "НПО САУТ") | Method and system for determining the speed of a locomotive and the direction of movement |
RU2783402C1 (en) * | 2021-10-27 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method for processing radar signals for detecting targets and measuring their motion parameters in the selection zone and a radar sensor implementing it |
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2003543C1 (en) * | 1991-10-08 | 1993-11-30 | Московский Институт Инженеров Железнодорожного Транспорта | Device for measuring parameters of cut movement on hump |
RU2265866C1 (en) * | 2004-01-28 | 2005-12-10 | Закрытое акционерное общество "Новые технологии" | Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system |
RU163371U1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-07-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | DEVICE FOR AUTOMATIC IDENTIFICATION OF WAGONS WITH SELF-OSCILLATIONS OF VILYANIA DURING THE TRAIN |
RU2737815C1 (en) * | 2020-06-05 | 2020-12-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт информатизации, автоматизации и связи на железнодорожном транспорте" | Complex automation system for control of sorting process (ccas sp) |
RU2769956C1 (en) * | 2021-02-04 | 2022-04-11 | Общество с ограниченной ответственностью "НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ САУТ" (ООО "НПО САУТ") | Method and system for determining the speed of a locomotive and the direction of movement |
RU2783402C1 (en) * | 2021-10-27 | 2022-11-14 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method for processing radar signals for detecting targets and measuring their motion parameters in the selection zone and a radar sensor implementing it |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Ермак Г. П., Варавин А. В., Попов И. B., Васильев А. С., Усов Л. С. Радиолокационный датчик контроля наличия и скорости подвижного состава на территориях сортировочных горок // Наука и инновации. 2009. Т. 5. N 5. С. 9-16. * |
КОГАН И.М. БЛИЖНЯЯ РАДИОЛОКАЦИЯ (ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ). - М.: СОВ. РАДИО, 1973. - 272 С. Шелухин В.И. Автоматизация и механизация сортировочных горок: Учебник для техникумов и колледжей ж.-д. транспорта. - М.: Маршрут, 2005. - 240 с. (стр. 108-116, рис. 3.26). * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5115242A (en) | In-furnace slag level measuring apparatus | |
CN101153911B (en) | Radar apparatus, radar apparatus controlling method | |
EP3077778B1 (en) | Adaptive radar system with multiple waveforms | |
US7379013B2 (en) | Detecting objects within a near-field of a frequency modulated continuous wave (FMCW) radar system | |
US7823446B2 (en) | Pulsed radar level gauging with relative phase detection | |
CA1332458C (en) | Distance and level measuring system | |
US5589838A (en) | Short range radio locator system | |
CN101080647B (en) | Single-channel heterodyne distance measuring method | |
EP1619519A1 (en) | FM-CW radar system | |
US8705953B2 (en) | Distance measurement | |
CN100354649C (en) | Sensor front-end for vehicle closing velocity sensor | |
US20040004567A1 (en) | Method for pulse width modulation of a radar system | |
CN105044712A (en) | Microwave fence radar apparatus and target detection method | |
US9746366B2 (en) | Radar level gauging | |
CN203012135U (en) | Frequency-modulated continuous wave radar system | |
CA2038823A1 (en) | In-furnace slag level measuring method and apparatus therefor | |
US4131889A (en) | Miniature doppler radar systems and microwave receivers suitable therefor | |
CN104471358A (en) | Method and apparatus for the laser-based determination of the filling level of a filling material in a container | |
RU2805901C1 (en) | Method and device for radar determination of movement parameters of cuts on hump | |
RU2410650C2 (en) | Method to measure level of material in reservoir | |
RU54679U1 (en) | RADAR STATION | |
US5148178A (en) | Precision ranging system | |
US20060220947A1 (en) | Compact low power consumption microwave distance sensor obtained by power measurement on a stimulated receiving oscillator | |
US2977589A (en) | Electromagnetic detecting and tracking devices | |
RU2539334C1 (en) | System for electronic jamming of radio communication system |