Способ моноимпульсной локации

 

Использование: радиолокация. Сущность: способ моноимпульсной локации заключается в излучении в момент T₀ зондирующего радиоимпульса, согласованном приеме отраженного от объекта локации сигнала, и определении дальности до объекта и его относительной радиальной скорости, излучении в T₀ двух частотно-модулированных радиоимпульса S₁(t), S₂(t) - первый с линейно-нарастающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₁, второй - с линейно-падающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₂, центральные частоты f₁, f₂ разнесены на величину ΔF, удовлетворяющую условию ΔF больше (Δf₁+Δf₂)/2, согласованном приеме отраженного сигнала двумя согласованными приемниками, первый их них согласуют с радиоимпульсом, имеющим тот же, что S₁(t), закон частотной модуляции, центральную частоту f₁ и девиацию частоты, превышающую Δf₁ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₁, второй приемник согласуют с радиоимпульсом, имеющим тот же, что S₂(t), закон частотной модуляции центральную частоту f₂ и девиацию частоты, превышающую Δf₂ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₂, определении моментов T₁, T₂ обнаружения отраженного сигнала первым и вторым приемниками, дальность определяют по величине задержки середины интервала между моментами T₁, T₂ относительно момента времени T₀, а величину относительной радиальной скорости определяют по величине относительно временного сдвига моментов T₁ и T₂. 3 ил.

Изобретение относится к способам определения расстояния до удаленного объекта и радиальной скорости его перемещения относительно точки наблюдения. Оно может быть использовано в радиолокации, например, для построения траектории движущегося объекта при межобзорных флуктуациях эхо-сигналов, а также в акустической локации, например, для одновременного определения истинной скорости движения судна и профиля дна.

Известен способ локации, заключающийся в излучении в моменты времени Т_о+iT_n (i= 0,N-1) зондирующей пачки из N-радиоимпульсов (с несущей частотой f_o), прием последовательности отраженных от объекта локации сигналов в полосе частот f_o ± F_дм (где F_дм максимальное допплеровское смещение), ее преобразовании в последовательность y_i(t) модулированных по амплитуде видеоимпульсов посредством фазового детектора, и оценке временного положения каждого i-того импульса и частоты амплитудной модуляции указанной последовательности. По этому способу дальность до объекта локации определяют по величине Δ _i задержки i-того импульса y_i(t) относительно момента Т_о+iT_n абсолютную величину допплеровского смещения F_д по частоте амплитудной модуляции y_i(t), а знак F_д по характеру изменения Δ _i от импульса к импульсу. При этом точность измерения дальности определяется точностью оценки временного положения импульсов из y_i(t), а точность измерения радиальной скорости V_r(V_r= ; λ_o длина волны) количеством N-импульсов в пачке.

Недостатками известного способа являются: во-первых, невозможность одновременного измерения дальности и скорости по результатам наблюдения одного импульса, следствием чего является низкая точность измерения скорости при высокой точности измерения дальности и короткой пачке отраженных сигналов (например, при сильных межобзорных флуктуациях), во-вторых, существование ограничения сверху на максимальную однозначно измеряемую дальность, что обусловлено необходимостью выполнения требования однозначности измерения скорости (отсутствие зон "слепых" скоростей).

Прототипом является способ моноимпульсной локации, заключающийся в излучении в некоторый момент Т_о зондирующего радиоимпульса с центральной частотой f_о, последующем обнаружении отраженного от объекта локации сигнала посредством согласованного приемника, представляющего собой совокупность параллельных частотных каналов, образованных приемниками, каждый i-тый (i= + ), из которых согласован с сигналом, форма которого совпадает с излученным, а центральная частота f_i= f_o+iΔFF F_дm- максимальное допплеровское смещение f_o), определении номера l канала, амплитуда выходного сигнала которого максимальна, и последующем получении оценок временного положения отраженного сигнала как момента его обнаружения в l-том канале, а допплеровского смещения в виде F_д=l ˙ ΔF.

Недостатками прототипа являются: во-первых, значительная сложность его технического воплощения, что обусловлено необходимостью многоканальной реализации как операции согласованного приема, так и решающей процедуры (в виде отбора по максимуму), причем требуемое число каналов тем больше, чем больше F_дм; во-вторых, ограниченная точность оценки допплеровского смещения F_д и, следовательно, радиальной скорости. По этому способу указанная точность определяется величиной взаимной расстройки ΔF частотных каналов. Для безошибочного выполнения решающей процедуры необходимо, чтобы последняя (по модулю) была сравнима с шириной спектра принимаемых сигналов (поскольку, в противном случае, практически невозможно нормировать уровень сигнала в каналах, расстроенных относительно центральной, а частоты принимаемого сигнала, к уровню собственных шумов). В связи с этим, достижимая на практике точность оценки F_д, даже в случае применения сложных сигналов длительностью τ, существенно меньше потенциальной σ_F ≈ (q τ)^-1 (q пиковое отношение сигнал/шум в настроенном частотном канале).

Задача изобретения состоит в создании способа моноимпульсной локации, обеспечивающего совместное определение дальности и радиальной скорости.

Целью изобретения является повышение точности измерения радиальной скорости, при одновременном сохранении высокой частотности измерения дальности, и обеспечение простоты реализации измерений.

Для достижения поставленной цели в способе моноимпульсной локации, заключающемся в излучении в некоторый момент времени Т_о зондирующего радиоимпульса, согласованном приеме отраженного от объекта локации сигнала, и определении дальности и его относительной радиальной скорости, в момент Т_о излучают два частотно-модулированных радиоимпульса S₁(t), S₂(t) первый с линейно нарастающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₁, второй с линейно подающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₂, центральные частоты f₁, f₂ которых разносят на величину ΔF>(Δf₁+Δf₂)/2 согласованный прием отраженного сигнала производят одновременно посредством двух приемников, причем первый из них согласуют с радиоимпульсом, имеющим тот же что и S₁(t) линейно нарастающий закон частотной модуляции, центральную частоту f₁ и девиацию частоты, превышающую Δf₁ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₁, второй приемник согласуют с радиоимпульсом, имеющим тот же, что S₂(t) линейно падающий закон частотной модуляции, центральную частоту f₂ и девиацию частоты, превышающую Δf₂ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₂, определяют моменты Т₁, Т₂ обнаружения отраженного сигнала соответственно первым и вторым приемниками, после чего дальность до объекта локации определяют по величине задержки середины интервала между моментами Т₁, Т₂ относительно момента Т_о, а величину радиальной скорости определяют по величине относительного временного сдвига моментов Т₁ и Т₂.

Сущность изобретения заключается в использовании для оценки как временного положения отраженного от объекта локации сигнала (т.е. дальности), так и допплеровского смещения его частоты (радиальной скорости) оценок моментов обнаружения двух линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) сигналов с взаимно-инверсными законами модуляции. Такая возможность следует из того, что частотная расстройка F_д ЛЧМ сигнала относительно согласованного фильтра приводит к временному сдвигу сжатого им импульса (по сравнению со случаем F_д=0), величина которого пропорциональна F_д. Знак же указанного сдвига определяется знаком производной f¹= df/dt (где f несущая частота ЛЧМ сигнала), причем, если f'<0, момент обнаружения ЛЧМ сигнала соответствует "предыдущей" дальности, а если f'>0, то "будущей".

Таким образом, излучение в момент Т_о двух ЛЧМ импульсов S₁(t), S₂(t) первый с линейно нарастающим законом модуляции и девиацией Δf₁, второй с линейно падающим законом модуляции и девиацией Δf₂, необходимо для обеспечения возможности получения по результатам одного зондирования оценок как "предыдущей", так и "будущей" дальности. Частотная же расстройка S₁(t), S₂(t) величиной ΔF>(Δ f₁+ Δf₂)/2 необходима для того, чтобы исключить взаимное влияние указанных сигналов при их приеме.

Обнаружение отраженного сигнала одновременно посредством двух приемников и согласование первого из них с радиоимпульсом, имеющим тот же закон модуляции, что S₁(t), а второго с радиоимпульсом, имеющим тот же закон модуляции, что S₂(t), необходимо, во-первых, для сжатия каждой из составляющих отраженного сигнала (образованных отражением от объекта локации S₁(t) и S₂(t)) во времени и, следовательно, их выделения на фоне шумов; во-вторых, для разделения отраженного сигнала на два, причем такого, чтобы момент обнаружения отраженного сигнала первым приемником соответствовал "будущей" дальности, а вторым "предыдущей".

При этом согласование первого приемника с ЛЧМ импульсом, имеющим центральную частоту f₁, равную центральной частоте S₁(t), и девиацию частоты, превышающую девиацию Δf₁ частоты S₁(t) не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₁, а второго приемника с ЛЧМ импульсом, имеющим центральную частоту f₂, равную центральной частоте S₂(t), и девиацию частоты, превышающую девиацию Δf₂частоты S₂(t) не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₂, необходимо для того, чтобы допплеровское смещение принимаемого сигнала не увеличивало длительность сжатого импульса в каждом из приемников, т.е. не ухудшало точности оценки временного положения.

При этом учитывается, что форма амплитудного спектра ЛЧМ импульса близка к прямоугольной и имеет ширину, равную девиации частоты. Поскольку амплитудно-частотная характеристика согласованного фильтра совпадает с амплитудным спектром сигнала, а спектры сигналов S₁(t), S₂(t) определены соответственно в интервалах частотf-f₁| < Δf₁/2 иf-f₂| < Δf₂/2, то для амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) К₁(f), К₂(f) согласованных фильтров соответственно первого и второго приемников справедливо: K₁(f) const при f-f ≅ K₂(f) const при f-f ≅ (1) где F_д1m=f₁, F_д2m=f₂ максимальные допплеровские смещения, соответственно частоты f₁, f₂; V_rm максимальное значение модуля относительной скорости объекта локации; С скорость распространения в среде.

Следовательно, приV_r| ≅V_rm| когдаF_д1| ≅F_д1m|F_д2| <|F<SUB>д2m1(f), K₂(f), т.е. при условии (здесь для определенности полагаем f₂>f₁) f₁+ +F_д1m< f₂- -F_д2m (2) или f₂-f₁= ΔF > +F_д1m+F_д2m≈ выполнение которого обеспечивается посредством разнесения центральных частот излучаемых ЛЧМ импульсов, форма и ширина амплитудного спектра выходных сигналов согласованных фильтров обоих приемников неизменны при любых допплеровских сдвигах. А согласно свойства инвариантности фильтра, согласованного с ЛЧМ импульсом, к частотной расстройке последнего, это означает, что и форма (а значит точность оценки временного положения) выходного сигнала каждого из приемников нечувствительна к допплеровскому смещению.

Единственное изменение указанных сигналов, претерпеваемое ими при наличии допплеровского смещения, заключается в их временном сдвиге, так как законы частотной модуляции излучаемых импульсов S₁(t), S₂(t) имеют вид f= f₁+ ·t t ≅ f= f₂- ·t t ≅ где τ₁, τ₂ длительность излучаемых ЛЧМ импульсов S₁(t) и S₂(t) соответственно; а оба приемника согласованы с ЛЧМ импульсами, имеющими законы модуляции частоты того же вида, но большую ее девиацию, то дисперсионные характеристики t₃₁(f), t₃₂(t), согласованных фильтров соответственно первого и второго приемников:
t₃₁(f) t_o- ·τ₁, f-f ≅
t₃₂(f) t_o- ·τ₂, f-f ≅ где t_о время задержки в фильтрах; в полосе их пропускания имеют тот же наклон, что и дисперсионные характеристики фильтров, согласованных с S₁(t) и S₂(t).

Поэтому если в момент обучения объекта локации, дальность до него равна D, а V_r= 0, то отраженный сигнал будет обнаружен обоими приемниками (будет достигнут максимум выходного сигнала их согласованных фильтров) одновременно в момент времени
T T_o+t_o+ (здесь полагаем, что момент излучения Т_о совмещен с серединой каждого из ЛЧМ импульсов S₁(t), S₂(t).

Если же V_r=0, то моменты обнаружения отраженного сигнала первым (Т₁) и вторым (Т₂) приемниками не совпадают во времени. Причем при той же дальности до объекта локации, когда V_r>0, Т₁ предшествует Т:Т₁=Т-Δ t₁, а Т₂ запаздывает относительно Т: Т₂= Т+Δ t₂, когда V_r<0, моменту Т предшествует Т₂:Т₂=Т- Δt₂, а Т₁ относительно Т запаздывает: Т₁=Т+Δ t₁. Величина же сдвигов Δt₁, Δt₂ определяется модулем скорости и равна
Δt₁= ·
Δt₂= · (3)
Таким образом, момент времени, соответствующий истинной дальности, всегда располагается в интервале, ограниченном Т₁ и Т₂, длина которого пропорциональна модулю скорости, а взаимное расположение моментов Т₁ и Т₂ определяет ее знак.

Поэтому операция определения моментов Т₁ и Т₂ обнаружения отраженного сигнала соответственно первым и вторым приемниками необходима:
во-первых, для локализации на временной оси интервала, в пределы которого заведомо попадает момент времени, являющийся оценкой истинной дальности до объекта локации; во-вторых, для определения длины указанного интервала и взаимного расположения во времени моментов обнаружения отраженного сигнала согласованными приемниками.

Абсолютное значение радиальной скорости равно
V + t₁+Δt Vt₁+Δt
Но поскольку изменение знака скорости меняет только чередность моментов Т₁, Т₂ (но не величину сдвигов Δt₁, Δt₂), значение радиальной скорости объекта локации полностью определяется величиной относительного временного сдвига моментов Т₁, Т₂, а именно
V_r=V_o(T₂-T₁) (4)
Дальность же D до объекта локации, вне зависимости от величины и знака его относительной скорости (с точностью до задержки t_о в согласованных приемниках) равна
D (T-T_o) (5)
Причем временное положение момента Т определяется следующим образом
Т=Т₁+Δt₁=T₂-Δt₂ при V_r>0
T=T₂+ Δt₂=T₁-Δt₁ при V_r<0 (6)
Если определить временное положение Т середины интервала между моментами Т₁, Т₂:
(7) и использовать T в качестве оценки Т в (5), то дальность будет определена с ошибкой ΔD:
ΔD
Согласно (3, 6):
ΔT (Δt₁-Δt₂) и
ΔD V
Однако такая ошибка несущественна в смысле точности определения дальности, поскольку:
во-первых, она всегда может быть скомпенсирована в силу известности V_r из (4);
во-вторых, ее можно полностью устранить за счет соответствующего выбора зондирующего сигнала, а именно, при условии

В частности, если положить f₂>f₁, для его выполнения достаточно незначительно увеличить либо τ₁ при Δf₁= Δf₂, либо Δf₂ при τ₁=τ₂
τ₁ ≈ τ₂(1+k)
Δf₂ ≈ Δf₁(1+k)(1-k)^-1
k ≪ 1
Следовательно, использование T в качестве оценки Т не препятствует определению истинной дальности. Эти и обуславливается необходимость определения дальности до объекта локации по величине задержки середины интервала между моментами Т₁ и Т₂ относительно момента Т_о излучения зондирующего импульса.

В качестве примера технического воплощения предложенного решения, подтверждающего возможность его промышленной применимости, на фиг. 1 приведена структурная схема одной из возможных реализаций устройства, осуществляющего заявляемый способ моноимпульсной локации.

На фиг. 2,б представлены законы модуляции частоты:
f_S1(t), f_S2(t) излучаемых ЛЧМ импульсов, соответственно S₁(t), S₂(t).

На фиг. 3,а представлены АЧХ К₁(f), K₂(f) согласованных фильтров соответственно первого и второго приемников, а на фиг. 3,б их дисперсионных характеристики t₃₁(f), t₃₂(f).

Устройство (фиг. 1) содержит формирователь зондирующего импульса 1 (ФЗИ), состоящий из формирователей ЛЧМ импульсов с нарастающим законом модуляции 2 и падающим законом модуляции 3, импульсных передатчиков 4, 5 и моста сложения 6, антенный переключатель 7, приемопередающую антенну 8, генератор тактовых импульсов (ГТИ) 9, первый 10 и второй 11 согласованные приемники, элемент "исключающее или" 12; Т триггер 13, элементы "2И" 14, 15, ждущий мультивибратор 16, генератор счетных импульсов (ГСИ) 17, счетчик импульсов 18, регистры 19, 20, блок суммирования 21, блок вычитания 22, выходные регистры 23, 24.

При этом выходы формирователей 2 и 3 соединены с входами передатчиков 4 и 5 соответственно, выходы указанных передатчиков подключены соответственно к первому и второму входам моста сложения 6, выход которого является выходом формирователя зондирующего импульса 1 и соединен с входом антенного переключателя 7, подключенного своими выходами соответственно к антенне 8 и объединенным входам согласованных приемников 10, 11. Входы запуска формирователей 2, 3 совмещены с входом запуска формирователя зондирующего импульса 1, который подключен к выходу генератора тактовых импульсов 9, который соединен также с установочным входом счетчика 18. Счетный вход счетчика 18 подключен к выходу генератора счетных импульсов 17, а информационные выходы счетчика 18 совмещены с объединенными информационными входами регистров 19, 20. При этом вход записи регистра 19 соединен с выходом первого согласованного приемника 10, вторым входом элемента "исключающее или" 12 и первым входом элемента "2И" 15 соответственно, вход записи регистра 20 соединен с выходом второго согласованного приемника 11, первым входом элемента "исключающее или" 12 и вторым входом элементов "2И" 15 соответственно. Выход элемента "исключающее или" 12 соединен со входом Т-триггера 13, выход элемента "2И" 15 соединен со входом ждущего мультивибратора 16, при этом выходы триггера 13 и ждущего мультивибратора 16 подключены соответственно к первому и второму входам элементам "2И" 14, выход которой подключен к совмещенным входам записи регистров 23, 24. Информационные входы регистра 23 соединены с выходом блока суммирования 21, информационные входы регистра 24 соединены с выходом блока вычитания 22, причем первый вход блока 21 и вход "-" блока 22 совмещены и подключены к выходу регистра 19, второй вход блока 21 и вход "+" блока 22 совмещены и подключены к выходу регистра 20. При этом выходы регистра 23 (код дальности) и регистра 24 (код скорости) являются выходами устройства.

Устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

В исходном состоянии импульсы на выходе ГТИ 9 отсутствуют, выходные напряжения согласованных приемников 10, 11 близки к нулю, на выходах триггера 13 и ждущего мультивибратора 16 установлен высокий потенциал. В момент Т_о на выходе ГТИ 9 формируется импульс, который запускает ФЗИ 1. В результате на его выходе формируется мощный зондирующий импульс, представляющий собой сумму двух ЛЧМ импульсов; одного с нарастающим S₁(t), другого S₂(t) со спадающим законами модуляции и разнесенными центральными частотами f₁, f₂ (фиг. 2). Зондирующий импульс через антенный переключатель 7 поступает в антенну 8 и излучается в направлении объекта локации. Одновременно импульсом с выхода ГТИ 9 счетчик 18 устанавливается в нулевое состояние и, начиная с этого момента, его выходной код начинает увеличиваться синхронно с поступающими на его счетный вход с периодом Т_с импульсами с выхода ГСИ 17.

Отраженный от находящегося на расстоянии D объекта локации сигнал с задержкой t_D= относительно Т_о принимается антенной 8 и через антенный переключатель 7 поступает на входы согласованных приемников 10, 11. Если относительная радиальная скорость V_r>0, что соответствует сближению объекта локации и антенны, то отраженный сигнал обнаруживается вначале приемником 10, согласованным с ЛЧМ импульсом, имеющим нарастающий закон частотной модуляции, а затем приемником 11, который согласован с ЛЧМ импульсом, имеющим спадающий закон частотной модуляции. В результате на выходах приемников формируются импульсы положительной полярности: вначале в момент Т₁, на выходе приемника 10, затем в момент Т₂ на выходе приемника 11. Импульс с выхода приемника 10 поступает на вход записи регистра 19 и в нем фиксируется код N₁, эквивалентный интервалу ΔТ₁=Т₁-Т_о:N₁ ˙ T_c. Этот же импульс через схему 12 поступает на триггер 13 и переводит его выход в нулевое состояние. Импульс с выхода приемника 11 поступает на вход записи регистра 20, в результате чего в нем фиксируется код N₂>N₁, эквивалентный интервалу ΔТ₂=Т₂-Т_о:N₂Т_с.

Этот же импульс через элемент "исключающее ИЛИ" 12 возвращает триггер 13 в исходное состояние. Перепад напряжения от низкого уровня к высокому поступает через элемент 2И 14 на входы записи регистров 23, 24. К этому моменту времени на выходе блока суммирования 21 устанавливается код N+=N₁+N₂, а на выходе блока вычитания 22 N-=N₂-N₁. Поэтому в регистре 23 (дальности) фиксируется код N₁+N₂, эквивалентный, в силу (7) истинной дальности, а в регистре 24 (скорости) фиксируется код N₂--N₁>0, эквивалентный в силу (4) относительной радиальной скорости.

В случае, когда относительная радиальная скорость V_r<0, что соответствует удалению объекта локации от антенны, работа устройства эквивалентна случаю V_r>0. Отличие заключается только в том, что вначале, в момент Т₂, появляется импульс на выходе приемника 11, а затем, в момент Т₁, на выходе приемника 10. При этом в регистре 23 по прежнему фиксируется код N₁+N₂, а в регистре 24 (скорости) фиксируется код отрицательного числа N₂-N₁.

Заметим, что когда V_r ≠ 0 и импульсы на выходах приемников 10, 11 появляются в разные моменты времени, выход элемента "2И" 15 всегда остается в состоянии низкого уровня. Поэтому мультивибратор 16 не меняет своего состояния и не оказывает влияния на работу устройства. Если же V_r=0, то импульсы на выходах приемников 10, 11 появляются одновременно (и в регистрах 19, 20 фиксируются одинаковые коды). Появление импульсов одновременно на входах элемента "исключающее или" 12 не изменяет ее выходного состояния и, следовательно, не изменяет состояние триггера 13. Однако их одновременное появление на входах элемента "2И" 15 приводит к формированию на ее выходе импульса, запускающего мультивибратор 16. На выходе мультивибратора вырабатывается импульс длительностью t_u=T_с с активным низким уровнем. Поскольку на выходе триггера 13 сохраняется высокий уровень, перепад напряжения от низкого уровня к высокому на выходе мультивибратора через элемент "2И" 14 проходит на входы записи регистров 23, 24. А так как в регистрах 19, 20 зафиксированы одинаковые коды, в регистре дальности 23 фиксируется код N₁+N₂, пропорциональный дальности, а в регистре скорости 24 нулевой код.

Предложенный способ моноимпульсной локации и осуществляется при последовательной реализации следующих операций.

1. В некоторый момент времени Т_о излучают зондирующий радиоимпульс (например, при использовании устройства по фиг. 1, посредством подачи с выхода ГТИ 9 запускающего импульса на вход формирователя 1 зондирующего импульса), представляющий собой сумму двух ЛЧМ импульсов S₁(t), S₂(t), таких, что первый имеет нарастающий закон изменения частоты, девиацию Δf₁ и центральную частоту f₁, второй импульс имеет падающий закон изменения частоты, девиацию Δf₂ и центральную частоту f₂, при этом при излучении центральные частоты импульсов S₁(t), S₂(t), разносят на величину ΔF>(Δ f₁+Δ f₂)/2.

2. Производят согласованный прием отраженного от объекта локации сигнала, причем указанный прием осуществляют посредством двух согласованных приемников. При этом первый из них согласуют с ЛЧМ импульсом, имеющим тот же, что S₁(t), закон частотной модуляции, центральную частоту f₁ и девиацию частоты, превышающую Δf₁ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₁; второй приемник согласуют с ЛЧМ импульсом, имеющим тот же, что S₂(t) закон частотной модуляции, центральную частоту f₂ и девиацию частоты, превышающую Δf₂ не менее чем на удвоенную величину максимального допплеровского смещения f₂.

3. Определяют моменты Т₁, Т₂ обнаружения отраженного от объекта локации сигнала соответственно первым и вторым согласованными приемниками. Для осуществления этой операции, например в устройстве на фиг. 1, измеряют интервалы ΔТ₁, ΔТ₂ времени между моментом Т_о и моментами, когда огибающая напряжения на выходе согласованного фильтра соответствующего приемника (блоки 10, 11 в устройстве на фиг. 1) превышает заданный (из требований к характеристикам обнаружения) пороговый уровень.

4. Определяют дальность до объекта локации по величине задержки середины интервала между моментами Т₁ и Т₂ относительно момента Т_о. Для этого, например, в устройстве (фиг. 1) измеряют удвоенное значение указанной задержки, а именно ΔТ₁+ ΔТ₂.

5. Определяют величину относительной радиальной скорости объекта локации по величине относительного времени сдвига моментов Т₁, Т₂. Для этого, например, в устройстве (фиг. 1), измеряют разность: ΔТ₂- ΔТ₁.

Такое выполнение способа моноимпульсной локации позволяет, по сравнению с прототипом, независимо от величины относительной радиальной скорости, ограничиться применением двухканальной (вместо N канальной, N>2) операции согласованного приема, и избежать необходимости осуществления многоканальной решающей процедуры, что существенно упрощает практическую реализацию предложенного способа. Кроме того, при сохранении близкой к прототипу точности определения дальности предложенный способ исключает риск обнаружения ложных целей и обеспечивает большую точность оценки скорости, которая определяется не дискретностью разноса приемных каналов по частоте, а точностью определения временного положения.

В предложенном способе точность определения как дальности, так и скорости зависят от точности оценки длины временного интервала между моментами Т₁ и Т₂.

Положим, что для сигналов S₁(t), S₂(t): Δf₁= Δf₂= Δf, τ₁ τ₂ τ и будем считать, что их энергии одинаковы.

Тогда среднеквадратическая ошибка (потенциальная точность) оценки Т₁, Т₂
σ_T ≈ (q Δf)^-1,
где q отношение сигнал/шум на выходах согласованных фильтров;
и среднеквадратичная ошибка оценки интервала Т₂-Т₁ равна
σ += (qΔf)^-1
Тогда при использовании предложенного способа для среднеквадратических ошибок σ_D, σ_Vм определения дальности и скорости согласно (4), (7) справедливо
σ_D= C( qΔf)^-1 и, в предложении f₂>f₁, f₂ ≈ f₁+ Δf
= ≈
В прототипе же
σ_D=C(q Δf)^-1; σ_Vr=C Δf(2f₁)^-1.

Таким образом, предложенный способ одновременно обеспечивает точность определения дальности и скорости, которые лишь на 3 дБ хуже, чем достигаемые при определении дальности с помощью сигнала, имеющего ширину спектра Δf, и скорости с помощью немодулированного радиоимпульса частоты f₁ длительностью τ.

При этом несколько уступая прототипу в точности определения дальности (что окупается значительным упрощением технической реализации), предложенный способ существенно (в число раз, примерно равное базе Δf ˙ Δτ сигнала) превосходит его по точности определения радиальной скорости.

Проведенный анализ свидетельствует о новизне и изобретательском уровне решения, а выполненная техническая проработка подтверждает возможность его промышленной применимости.

Формула изобретения

СПОСОБ МОНОИМПУЛЬСНОЙ ЛОКАЦИИ, заключающийся в излучении в момент времени T₀ зондирующего радиоимпульса, согласованном приеме отраженного от объекта локации сигнала и определении дальности до объекта локации и его относительной радиальной скорости, отличающийся тем, что в момент T₀ излучают два частотно-модулированных радиоимпульса S₁ (t) и S₂ (t), первый из которых с линейно-нарастающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₁, а второй с линейно-подающим законом изменения частоты и ее девиацией Δf₂, центральные частоты f₁ и f₂ разносят на величину ΔF, где ΔF>(Δf₁+Δf₂/2), при этом согласованный прием отраженного от объекта локации сигнала производят одновременно двумя согласованными приемниками, первый из них согласуют с частотно-модулированным радиоимпульсом, имеющий закон частотной модуляции такой же, что и частотно-модулированный радиоимпульс S₁ (t), центральную частоту f₁, а девиация частоты которого превышает Δf₁ не менее чем на удвоенную величину максимального доплеровского смещения частоты f₁, второй приемник согласуют с частотно-модулированным радиоимпульсом, имеющим закон частотной модуляции такой же, что и частотно-модулированный радиоимпульс S₂ (t), центральную частоту f₂, а девиация частоты которого превышает Δf₂ не менее чем на удвоенную величину максимального доплеровского смещения частоты f₂, определяют моменты времени T₁, T₂ обнаружения отраженного сигнала соответственно первым и вторым согласованными приемниками, определяют дальность до объекта локации по величине задержки середины интервала между моментами времени T₁, T₂ относительно момента T₀, а величину относительной радиальной скорости определяют по величине относительного временного сдвига моментов времени T₁ и T₂.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3