Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели



Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели

 


Владельцы патента RU 2485542:

Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным способам определения скорости движущегося объекта. Достигаемым техническим результатом является возможность определения нерадиальных проекций вектора скорости цели при низких требованиях к когерентности применяемых сигналов. Определение нерадиальных проекций вектора скорости позволяет однозначно определять как величину, так и направление вектора скорости. Изобретение может быть использовано как в радиолокации, так и в полицейских измерителях скорости автомобилей. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным методам определения скорости движущегося объекта, и может быть использовано в радиолокации, для прогнозирования положения движущейся цели или для селекции движущихся целей. Кроме того, изобретение может быть использовано в полицейских измерителях скорости автомобилей.

Известен способ определения нерадиальной проекции скорости движущейся цели {Патент РФ №2367974 на изобретение «Способ определения нерадиальной проекции скорости движущейся цели}. Известный способ заключается в том, что с помощью двух передающих антенн, размещенных в разных точках пространства, движущаяся цель облучается двумя совмещенными по времени зондирующими сигналами с несущими частотами f1 и f2, отраженные от цели сигналы с частотами F1 и F2 принимаются приемником, определяется разность частот ΔFсигн=F1-F2, определяется величина VD по формуле:

,

где с - скорость света; и - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;

- единичный вектор, направленный на цель из точки расположения приемной антенны;

VD - проекция скорости цели V на направление вектора D, определяемого по формуле:

.

Недостатком известного способа является то, что для его применения необходимо обеспечить высокую степень когерентности зондирующих сигналов. Длина когерентности сигналов должна быть больше удвоенного расстояния от локационной системы до цели.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное снижение требований к когерентности сигналов.

Снижение требований к когерентности сигналов достигается за счет применения опорного сигнала и происходит следующим образом.

Как и при использовании известного способа, с помощью двух передающих антенн, размещенных в разных точках пространства, движущаяся цель облучается двумя совмещенными по времени зондирующими сигналами с несущими частотами f1 и f2.

Кроме того, цель облучают опорным сигналом, частота которого равна разности частот первого и второго зондирующих сигналов. Отраженные целью сигналы принимаются.

Если цель движется, то частоты F1 F2 и Fоп отраженных от цели и принятых сигналов отличаются от соответствующих частот f1, f2 и fоп=f1-f2.

Определяют вектор D и величину VD по формулам:

,

где с - скорость света;

и - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;

- единичный вектор, направленный на цель из точки расположения передающей антенны опорного сигнала.

Если в качестве приемной антенны используется антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1, или антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2, то или соответственно.

Если в качестве антенны, излучающей опорный сигнал, используется антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1, или антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2, то или соответственно.

Величина VD равна проекции вектора скорости цели V на направление вектора D.

На чертеже представлена векторная диаграмма, поясняющая использование предлагаемого в качестве изобретения способа. Обозначения на чертеже соответствуют:

A1 - передающая антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1;

А2 - передающая антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2;

Aпр - приемная антенна;

Aоп - передающая антенна опорного сигнала;

Ц - цель;

r1, r2 - векторы, начала которых находятся в точках расположения антенн A1 и A2, а концы - в точке расположения цели;

rпр - вектор, начало которого находится в точке расположения приемной антенны Aпр, а конец - в точке расположения цели;

rоп - вектор, начало которого находится в точке расположения передающей антенны опорного сигнала Aоп, а конец - в точке расположения цели;

, , , - орты векторов r1, r2, rпр, rоп соответственно.

Мгновенные значения фаз Ψ1(t), Ψ2(t) и Ψоп(1), отраженных от цели и принятых сигналов, зависят от расстояний r1, r2 и rоп от соответствующих передающих антенн до цели, а также от расстояния rпр от цели до приемной антенны:

где ψ01, ψ02 и ψ0оп - начальные фазы зондирующих сигналов частот f1, f2 и fоп.

Тогда:

Продифференцируем эти выражения полным образом по времени, учитывая, что при движении цели величины r1, r2 и rоп и rпр зависят от времени.

Учтем, что

Тогда

Сократим предыдущие выражения на 2π и вычтем их друг из друга:

Учтем, что fоп=(f1-f2):

Введем обозначение:

.

Тогда

- c((F1-F2)-Fоп)=VD=VD0|D|, где D0 - орт вектора D.

Учтем, что VD0 есть проекция вектора V на направление вектора D. Обозначив эту проекцию как VD, получим:

Величины частот f1 и f2 и их разность могут быть известны заранее или измерены с достаточной точностью. Точность определения величины (f1-f2) может быть повышена путем измерения непосредственно разности частот. Например, сигналы частот f1 и f2 могут быть преобразованы в сигнал разностной частоты с последующим измерением этой частоты. Возможно применение и других способов измерения разности частот зондирующих сигналов.

Величина (F1-F2) может быть определена путем измерения частот принимаемых сигналов с последующим вычислением их разности. Однако для повышения точности определения величины (F1-F2) целесообразно преобразовать принимаемые сигналы частот F1 и F2 в сигнал разностной частоты, с последующим измерением частоты преобразованного сигнала.

Из векторной диаграммы на чертеже и из выражения для вектора D видно, что вектор D является нерадиальным.

Опорный сигнал и зондирующие сигналы проходят разные пути.

Поэтому длина когерентности сигналов должна быть меньше попарных разностей хода сигналов. Разности хода зависят от расположения антенн и направления на цель. При всех направлениях на цель разности хода сигналов меньше наибольшего из попарных расстояний между передающими антеннами. Поэтому достаточной длиной когерентности сигналов является наибольшее из попарных расстояний между антеннами. Это расстояние значительно меньше, чем дальность действия радиолокационной системы.

Таким образом, по сравнению с известным способом определения нерадиальной проекции скорости, использование предлагаемого способа на несколько порядков уменьшает требования к длине когерентности используемых сигналов.

Из выражений для D и VD видно, что результат определения нерадиальной проекции скорости цели не зависит от положения приемника.

Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, заключающийся в том, что цель одновременно облучают с помощью двух разнесенных в пространстве антенн зондирующими сигналами двух различных частот, принимают отраженные целью сигналы, определяют разность частот принимаемых сигналов и по значению разности частот принимаемых сигналов определяют нерадиальную проекцию вектора скорости цели, отличающийся тем, что цель облучают дополнительным опорным сигналом, частота которого равна разности частот первого и второго зондирующих сигналов, отраженный опорный сигнал принимают, определяют частоту принимаемого опорного сигнала, и по формуле

определяют проекцию скорости цели на направление вектора D, определяемого по формуле

где с - скорость света;
f1 и f2 - частоты первого и второго зондирующих сигналов;
F1 и F2 - частоты принимаемых сигналов;
Fon - частота принимаемого опорного сигнала;
и - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;
, - единичный вектор, направленный на цель из точки расположения антенны, излучающей опорный сигнал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к радиолокационной технике. .

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к обнаружению, определению местоположения и сопровождению малозаметного низколетящего над морской поверхностью (МП) со сверхзвуковой скоростью объекта.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к определению скорости движения малозаметного низколетящего над морской поверхностью (МП) со сверхзвуковой скоростью объекта в случае сближения морского подвижного носителя радиолокатора и объекта в «точку» встречи.

Изобретение относится к области железнодорожной автоматики, в частности к устройствам радиолокационного сопровождения движущихся единиц (вагонов) по всей территории сортировочного парка от момента въезда до момента вытяжки сформированного состава из парка и определения положения всех транспортных единиц подвижного состава в реальном масштабе времени.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при обнаружении траекторий объектов в обзорных радиолокационных станциях (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР).

Изобретение относится к средствам радиолокационного определения параметров движущихся объектов и может быть использовано при измерении его скорости. .

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным способам определения скорости движущегося объекта

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным методам определения скорости движущегося объекта, и может быть использовано в радиолокации, для прогнозирования положения движущейся цели или для селекции движущихся целей

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным способам определения скорости движущегося объекта, и может быть использовано в радиолокации для прогнозирования положения движущейся цели или селекции движущихся целей
Изобретения относятся к радиолокационной технике. Достигаемый технический результат - повышение точности измерения начальной скорости снарядов. Указанный результат достигается за счет переноса измеряемой базы на более близкое расстояние к срезу ствола орудия. РЛС измерения начальной скорости снаряда, установленная на стволе орудия, содержит приемно-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, через элемент задержки подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону, а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход, через фильтр разностных частот, к второму входу второго смесителя, а также первый генератор непрерывной частоты, широкополосный фильтр, усилитель-ограничитель, узкополосный полосовой фильтр, амплитудный детектор, компаратор, формирователь импульса, измеритель интервала времени, вычислитель начальной скорости снаряда и, при необходимости, второй генератор непрерывной частоты, аналоговый ключ и триггер.
Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании локаторов для государственной инспекции безопасности дорожного движения (ГИБДД). Заявлены четыре варианта локаторов для ГИБДД, выполненных определенным образом. Достигаемый технический результат изобретений - повышение вероятности правильного измерения скорости приближения автомобиля к радиолокационной станции (РЛС) и уменьшение массогабаритных и стоимостных характеристик локаторов для ГИБДД. Указанный результат достигается за счет реализации локаторов с использованием более низкочастотного сигнала, излучаемого РЛС, и проведения измерения скорости приближения автомобиля к РЛС на более коротком и заранее известном интервале расстояния. Локатор для ГИБДД содержит РЛС измерения начальной скорости снаряда, приемно-передающую антенну, которую устанавливают, при необходимости, на автомобиле ГИБДД и которая излучает непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону и имеет преобразователь скорости перемещения автомобиля ГИБДД, выходы которого, так же как и выходы вычислителя скорости РЛС, подключены, соответственно, к первым и вторым входам схемы вычитания. 4 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к радиолокационным способам определения скорости движущегося объекта и может быть использовано в измерителях скорости движущихся объектов, автомобилей и др. Достигаемый технический результат - возможность определения нерадиальных проекций вектора скорости цели при низких требованиях к когерентности применяемых сигналов. Для этого цель одновременно облучают с помощью двух разнесенных в пространстве антенн зондирующими сигналами двух различных частот, принимают отраженные целью сигналы, определяют разность частот принимаемых сигналов и по значению разности частот принимаемых сигналов определяют нерадиальную проекцию вектора скорости цели, при этом используют две дополнительные антенны для облучения цели двумя вспомогательными монохроматическими сигналами различающихся частот. Отраженные от цели вспомогательные сигналы принимают и по формуле определяют проекцию скорости цели на направление вектора D, определяемого по формуле где с - скорость света; f1 и f2 - частоты первого и второго зондирующих сигналов; f3 и f4 - частоты первого и второго вспомогательных сигналов; F1 и F2 - смещенные относительно f1 и f2 частоты первого и второго принимаемых сигналов; F3 и F4 - смещенные относительно f3 и f4 частоты принимаемых дополнительных монохроматических сигналов; и - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн; и - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответствующих дополнительных передающих антенн; - единичный вектор, направленный на цель из точки расположения приемной антенны. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиолокации и предназначено для обнаружения когерентно-импульсных периодических радиосигналов и измерения радиальной скорости объекта; может быть использовано в радиолокационных системах управления воздушным движением для обнаружения и измерения скорости летательных аппаратов. Обнаружитель-измеритель когерентно-импульсных сигналов содержит блок задержки, блок комплексного сопряжения, блок комплексного умножения, блок усреднения, блок вычисления фазы, умножитель, ключ, первый блок памяти, блок вычисления модуля, пороговый блок, второй блок памяти, синхрогенератор, дополнительный блок задержки, дополнительный блок комплексного сопряжения и дополнительный блок комплексного умножения, осуществляющие междупериодную обработку исходных отсчетов с целью обнаружения движущегося объекта и однозначного измерения его доплеровской (радиальной) скорости. Достигаемый технический результат -повышение эффективности обнаружения и точности измерения за счет меньшего числа функциональных преобразований при применении дополнительной обработки когерентно-импульсных сигналов. 10 ил.
Группа изобретений относится к способу и радиолокационной станции (РЛС) определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса. Способ заключается в том, что момент выдачи команды на пуск защитного боеприпаса устанавливают по началу возникновения и обнаружения на РЛС сигнала конкретной разностной частоты. Излучаемый РЛС непрерывный сигнал с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону (НЛЧМ сигнал) искусственно задерживают на известное время и обнаруживают на РЛС, после смешивания отраженных и излученного РЛС НЛЧМ сигналов, сигнал конкретной разностной частоты. Радиолокационная станция содержит приемно-передающую антенну, смеситель, передатчик непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону, фильтр разностных частот, обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот. Вход приемно-передающей антенны через элемент задержки подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно возрастающему закону. Технический результат заключается в повышении надежности определения момента выдачи команды на пуск защитного боеприпаса. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к устройствам траекторной обработки радиолокационной информации. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности определения времени окончания активного участка (АУТ) баллистической траектории за счет исключения измерений угла места и азимута из обрабатываемых выборок. Для этого на вход устройства определения времени окончания АУТ подают данные измерений дальности и радиальной скорости ракеты через одинаковые интервалы времени, равные периоду обзора радиолокационной станции, вычисляют произведения дальности на радиальную скорость, формируют фиксированную выборку типа «скользящего окна» значений произведений дальности на радиальную скорость, находят оценку скорости изменения произведения дальности на радиальную скорость путем оптимального взвешенного суммирования выборки значений произведений дальности на радиальную скорость, вычисляют среднеквадратическую ошибку (СКО) оценки, вычисляют отношение оценки скорости к СКО этой оценки, в каждом новом положении «скользящего окна» сравнивают отношение оценки скорости к СКО этой оценки с заданным порогом, решение об окончании АУТ принимают в момент времени, когда величина полученного отношения превышает заданный порог, величину которого выбирают в соответствии с требуемой вероятностью определения времени окончания АУТ. 3 ил., 6 табл.

Изобретение относится к устройствам траекторной обработки радиолокационной информации. Достигаемый технический результат изобретения - повышение чувствительности устройств определения времени окончания активного участка (АУТ) баллистической траектории за счет исключения измерений угла места из обрабатываемых выборок. Для этого на вход устройства определения времени окончания АУТ подают данные измерений дальности ракеты через одинаковые интервалы времени, равные периоду обзора РЛС, вычисляют квадраты значений дальности, формируют фиксированную выборку значений квадратов дальности типа «скользящего окна», находят оценку второго приращения квадрата дальности путем оптимального взвешенного суммирования выборки значений квадратов дальности, делят эту оценку на период обзора радиолокационной станции во второй степени и получают значение оценки ускорения по квадрату дальности, вычисляют среднеквадратическую ошибку оценки, в каждом новом положении «скользящего окна» сравнивают оценку ускорения по квадрату дальности со среднеквадратической ошибкой оценки. Решение об окончании активного участка принимают в момент времени, когда значение оценки ускорения по квадрату дальности становится больше величины среднеквадратической ошибки оценки. 3 ил., 4 табл.
Наверх