Способ повышения точности чм-дальномера масштабированием фазы сигнала биений



 


Владельцы патента RU 2426070:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Волгоградский государственный университет" (RU)
Аткин Игорь Сергеевич (RU)
Захарченко Владимир Дмитриевич (RU)

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для повышения точности радиодальномеров, работающих по принципу ЧМ с усредняющим счетом. Предварительно измерению частоты нормируется амплитуда сигнала биений и полученный нормированный сигнал подвергается нелинейному полиномиальному преобразованию чебышевского типа. Частота преобразованного сигнала измеряется и интерпретируется в дальность. Технический результат заключается в повышении точности определения дальности без вмешательства в высокочастотный тракт и расширения спектра излучаемого сигнала.

 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для повышения точности радиодальномеров, работающих по принципу частотной модуляции с усредняющим счетом.

Известны высотомеры малых высот [1, 3], построенные по схеме измерения частоты биений, сигналов с частотной модуляцией - зондирующего и отраженного, они отличаются простой технической реализацией.

Определение дальности до цели при использовании частотной модуляции основано на приращении частоты передатчика за время прохождения сигнала до цели и обратно. Работа ЧМ-дальномера осуществляется следующим образом.

Радиосигнал x1(t)=A1cos[Ф(t)] с генератора через передающую антенну излучается в пространство, а также попадает на вход смесителя. При отражении излучаемого сигнала от поверхности, до которой измеряется расстояние, в приемник поступит сигнал с задержкой фазы на величину τ=2R/c: x2(t)=A2cos[Ф(t-τ)]. Таким образом, на выходе смесителя будет получен сигнал: z(t,τ)=x1(t)x2(t), прохождение этого сигнала через фильтр выделит низкочастотный сигнал биений.

где - полная фаза колебания, а - закон изменения несущей частоты. На практике используются различные виды периодической модуляции частоты, например симметричный и несимметричный пилообразные законы или синусоидальные, ключевыми характеристиками модуляции являются: закон модуляции φ(t), девиация частоты (полоса качания) Δf и период модуляции TM [1].

Для малых высот (несколько десятков метров) разность фаз пропорциональна дальности:

При высотах до 100 м величина τ составляет порядка 10-7 сек и такое приближение является достаточно точным, то есть сигнал биений может быть описан следующим выражением:

Как известно [1], дальность до цели связана с частотой сигнала биений следующим соотношением:

Также частота биений (по методу усредняющего счета) будет равна подсчитанному числу переходов через ноль, совершенных сигналом биений за период модуляции.

Тогда выражение для дальности имеет вид:

То есть дальность будет точно измеряться лишь на конкретных расстояниях, в остальных случаях будет иметь место так называемая «дискретная ошибка», ее значение можно получить как минимально измеряемую дальность [1, 3] (N=1).

Таким образом, «дискретная ошибка» носит методологический характер и зависит только от девиации частоты, что является существенным недостатком ЧМ-дальномера с усредняющим счетом, так как значение девиации частоты ограничено выделенной под сигнал полосой частот. Предложенный способ позволяет устранить указанный недостаток.

Предложен способ повышения точности ЧМ-дальномера масштабированием фазы сигнала биений. Полиномы Чебышева Tn(x), как известно [2], обладают следующим свойством: если на вход нелинейного элемента, статическая характеристика которого представляет собой полином Чебышева степени n, подать сигнал вида с единичной амплитудой (A=1), то на выходе такого нелинейного элемента появится сигнал того же вида, но с аргументом в n раз больше.

Так, например, воздействуя сигналом cos[φ(t)] на элемент со статистической характеристикой, совпадающей с полиномом Чебышева 2-го порядка T2(x)=2x2-1, получим:

Аналогично:

Таким образом, подавая на нелинейный элемент со статической характеристикой Tn(x), предварительно нормированный по амплитуде сигнал биений (2), получим:

что эквивалентно повышению девиации частоты (а следовательно, снижению дискретной ошибки) в n раз:

Таким образом, предложенный способ позволяет повысить точность ЧМ-дальномера, производя обработку сигнала в низкочастотном тракте. Способ сводится к добавлению операций нормировки амплитуды и нелинейного полиномиального преобразования чебышевского типа.

Источники информации

1. Филькенштейн М.И. Основы радиолокации. - М.: Радио и связь, 1983 г. (прототип).

2. Г.Корн, Т.Корн. Справочник по математике. - М.: Наука, 1970.

3. Теоретические основы радиолокации. Под редакцией Я.Д.Ширмана. - М.: Советское радио, 1970 г.

Способ повышения точности ЧМ-дальномера масштабированием фазы сигнала биений, заключающийся в измерении частоты сигнала биений методом усредняющего счета, отличающийся тем, что предварительно измерению частоты нормируется амплитуда сигнала биений и полученный нормированный сигнал подвергается нелинейному полиномиальному преобразованию чебышевского типа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии. .

Изобретение относится к оптическим прицелам систем наведения управляемых объектов и может быть использовано в системах управления огнем противовоздушной обороны.

Изобретение относится к лазерной дальнометрии и может быть использовано для измерения расстояний до различных объектов на транспорте, в строительстве, машиностроении и других областях.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной импульсной локационной дальнометрии. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения скорости движущегося объекта и расстояния до него. .

Изобретение относится к системе и способу контроля железнодорожного пути, в частности к системе и способу контроля параметров железнодорожного пути с использованием лазера, камеры и процессора.

Изобретение относится к области измерений азимутальных координат, в частности к автоматическим угломерным оптико-электронным устройствам, предназначенным для обнаружения импульсных светоизлучающих объектов (целей) и измерения их азимутальных координат.

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. .

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии. .

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к аппаратуре лазерной дальнометрии

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к многоканальным мультиспектральным оптико-электронным приборным комплексам с лазерными дальномерами (далее комплексы), и может найти применение при создании всесуточных систем обнаружения, наблюдения и сопровождения объектов

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к устройствам наблюдения с измерением дальности до объекта

Изобретение относится к технике обнаружения объектов, а именно к оптико-электронным системам видения удаленных объектов с использованием лазерной подсветки в инфракрасном спектральном диапазоне, и может быть использовано для разработки и создания тепловизионных систем и приборов, предназначенных для обнаружения и распознавания целей на больших расстояниях

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии

Изобретение относится к лазерной технике, а именно к лазерной дальнометрии
Наверх