Способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции



Способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции
Способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции

 


Владельцы патента RU 2533198:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт приборостроения имени В.В. Тихомирова" (RU)

Изобретение может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для управления их разрешающей способностью. Достигаемый технический результат - возможность в широких пределах изменять разрешающую способность РЛС. Указанный результат достигается за счет того, что заявленный способ основан на генерировании непрерывного модулированного по частоте сигнала, излучении этого сигнала в пространство, приеме отраженного сигнала и преобразовании его на промежуточную частоту гомодинным методом. Для изменения в широких пределах разрешающей способности РЛС повторяют модуляции генерируемого сигнала в каждом такте работы, причем длительность такта определяют по заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способности, затем по задаваемой разрешающей способности определяют соответствующее ей время окончания излучения, а прием отраженного сигнала производят в оставшееся до окончания такта работы время, причем принятый отраженный сигнал и генерируемый модулированный по частоте сигнал преобразуют на промежуточную частоту гомодинным методом. При этом значение промежуточной частоты пропорционально дальности до отражателя. 2 ил.

 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для управления их разрешающей способностью. В настоящее время известны способы достижения высокого разрешения по дальности в радиолокационных станциях. Эти способы основаны на использовании зондирующих сигналов с широким частотным спектром, что требует широкой полосы пропускания в приемном канале РЛС и связано с ростом вредного влияния внешних помех и внутренних шумов приемного канала на достижимые характеристики РЛС.

В то же время известны способы построения РЛС непрерывного излучения, приемные каналы которых строятся по принципу так называемого гомодинного приема, когда в качестве гетеродинного напряжения в приемнике используется непрерывный сигнал передатчика. Это позволяет сузить полосу пропускания приемного канала по сравнению с шириной спектра зондирующего сигнала, уменьшить помехи и шумы, снизить частоту дискретизации АЦП в цепях цифровой обработки.

Известен "Способ разрешения целей по дальности радиолокационной станцией и импульсная радиолокационная станция со сжатием импульсов и восстановлением сигналов» (RU 2296345 C2, МПК G01S 13/42, опубл. 27.03.2007). Он заключается в том, что передающая антенна станции излучает сложные зондирующие сигналы с внутриимпульсной частотной модуляцией или фазовой манипуляцией, генерируемые передатчиком. Приемная антенна станции принимает отраженные сигналы, в приемном тракте на каждом периоде повторения импульсов производится фильтрация принятых сигналов в согласованном фильтре, в обнаружителе принимается решение об обнаружении сигналов и в вычислителе производится определение дальности до цели. Причем, до обнаружения сигнала на каждом периоде повторения импульсов дополнительно к согласованной фильтрации после сжатия импульса производится восстановление сигнала восстанавливающим фильтром.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является «Способ и система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов (варианты)» (RU 2255352 C2 опубл. 10.02.2005 г., МПК G01S 13/42), включающий в себя излучение или предусматривающий излучение периодически модулированного по частоте зондирующего сигнала, прием отраженных от объектов сигналов, перемножение излучаемого и принятых сигналов, усиление полученного в результате перемножения гомодинного сигнала. Далее линейным и аналого-цифровым преобразованиями гомодинного сигнала формируют сигнал промежуточных частот в виде последовательности цифровых фрагментов заданной длительности, формируют основную двумерную матрицу базисных сигналов, каждый из которых имитирует ожидаемый гомодинный сигнал, номера столбцов матрицы базисных сигналов соответствуют множеству средних ожидаемых значений дальности, а номера строк - множеству средних ожидаемых значений скорости отражающих объектов, вычисляют последовательность основных матриц значений функций взаимной корреляции матрицы базисных сигналов и каждого из фрагментов сигнала промежуточных частот, обнаруживают объекты путем выявления элементов матрицы функций взаимной корреляции любого фрагмента, значения которых превышают заданный пороговый уровень, и определяют дальность и скорость обнаруженных объектов по номерам соответственно столбца и строки выявленных элементов.

Недостаток подобных способов состоит в трудноустранимом влиянии паразитного сигнала, просачивающегося непосредственно из передающего канала на вход приемного. Варианты, связанные с использованием схем автоматической компенсации этого проникающего сигнала до приемлемых уровней, сложны, отличаются нестабильностью и критичностью настройки, особенно в РЛС средней и большой дальности. Положение не спасает и переход на использование раздельных антенн на прием и передачу, так как развязка между близкорасположенными передающей и приемной антеннами оказывается недостаточной и зависит от переотражений излучаемого сигнала на окружающих антенну предметах. Поэтому гомодинные методы приема используются в РЛС малой дальности действия, например в автомобильных РЛС предупреждения столкновений и полицейских радарах, в которых уровень излучения и, соответственно, уровень непрерывного просачивающегося сигнала очень низок.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в устранении недостатков РЛС непрерывного излучения, в которых используется гомодинный метод приема отраженных сигналов, в возможности в широких пределах изменять разрешающую способность РЛС за счет выбора оптимального соотношения между длительностью зондирующего излучения и интервалом приема отраженных сигналов.

Сущность предлагаемого способа управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции заключается в том, что он основан на генерировании непрерывного модулированного по частоте сигнала, излучении этого сигнала в пространство, приеме отраженного сигнала и преобразовании его на промежуточную частоту гомодинным методом.

Новым в предлагаемом техническом решении является повторение модуляции генерируемого сигнала в каждом такте работы радиолокационной станции, причем длительность такта определяют по заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способности, затем по задаваемой разрешающей способности определяют соответствующее ей время окончания излучения, а прием отраженного сигнала производят в оставшееся до окончания такта работы время, причем принятый отраженный сигнал и генерируемый модулированный по частоте сигнал преобразуют на промежуточную частоту гомодинным методом. При этом значение промежуточной частоты пропорционально дальности до отражателя.

На фиг.1 изображена функциональная схема, реализующая заявленный способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции.

На фиг.2

а) приведена зависимость частоты fген(t) генерируемого сигнала от времени;

б) - эпюра генерируемого напряжения Uген(t);

в) - изображена частота заполнения излучаемого импульса;

г) - показана эпюра излучаемых импульсов;

д) - показана временная зависимость частоты отраженного сигнала fпр и сигнала гетеродина fгет.

е) - показана зависимость частоты сигнала в УПЧ от времени;

Функциональная схема, реализующая заявленный способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции, состоит из задающего ЛЧМ генератора 1, усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 2, ключа 3, антенны 4, смесителя 5.

Процессы, поясняющие предлагаемый способ, удобно представить в виде трех взаимосвязанных этапов: этапа генерации непрерывного во времени частотно-модулированного сигнала генератором 1, этапа излучения его в течение времени T1 и, таким образом, фактически этап излучения импульсного зондирующего сигнала антенной 4. Этап излучения завершается размыканием ключа. Далее следует этап приема отраженного сигнала, в котором участвуют антенна 4, смеситель 5 и УПЧ 2. Временные характеристики, соответствующие этим этапам, показаны на фиг.2 (а-г).

Этапу генерации соответствует выработка непрерывного во времени сигнала, в котором частота линейно меняется в определенных пределах в течение временного интервала (цикла) 0…T. Величину T определяют исходя из заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способностью ΔR по формулам

T = 2 R м а к с c + Т 1 ,  Т 1 = с 2 к Δ R

где с - скорость света, к - крутизна частотной модуляции

По достижении времени Т процесс линейной частотной модуляции повторяют. В режиме излучения участвуют кроме генератора 1 ключ К в его замкнутом состоянии и антенна 4. В момент времени Т1 1<Т) ключ К размыкается, вследствие чего в пространство излучается ЛЧМ зондирующий импульс с длительностью Т1 и девиацией частоты f'мах - fмин. Процесс импульсного излучения показан на фиг.2в, г.

Этап приема отраженных сигналов начинается в момент времени T1. Отраженные сигналы, принимаемые антенной 4, поступают на первый вход смесителя 5, в то время как на второй вход смесителя 5 в качестве сигнала гетеродина поступает сигнал непрерывно работающего ЛЧМ генератора 1. Принимаемые сигналы по своей структуре идентичны излучаемым зондирующим импульсам, но имеют запаздывания во времени, равные t 3 = 2 R ц с , где Rц - расстояние до отражателя. На этапе приема отраженных сигналов от отражателя, удаленного на расстояние Rц от РЛС, приемная антенна будет принимать сигналы того же вида, что и на этапе излучения фиг.2в, г, но с запаздыванием во времени на величину t 3 = 2 R ц с . Отраженные сигналы начинают поступать на первый вход смесителя 5 в момент времени Т1, в то время как на второй вход смесителя 5 поступает сигнал непрерывно работающего ЛЧМ генератора 1 в качестве сигнала гетеродина.

На фиг.2д показана временная зависимость частоты отраженного сигнала fпр и сигнала гетеродина fгет. На выходе смесителя 5 с помощью УПЧ 2 выделяется сигнал разностной (промежуточной) частоты, называемой гомодинной частотой, значение которой пропорционально дальности до отражателя.

При наличии в интервале дальности от с Т 1 2 до Rмах множества отражателей на выходе УПЧ появится множество радиоимпульсов одинаковой длительности с разными, но постоянными частотами заполнения. Разделение этих импульсов, которое обеспечивает техника спектрального анализа сигналов, определяет разрешающую способность РЛС по дальности, которая оказывается обратно пропорциональной величине Т1. Поэтому в предлагаемом способе управление величиной разрешающей способности производят изменением длительности зондирующего импульса.

Способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции, основанный на генерировании непрерывного модулированного по частоте сигнала, излучении в пространство этого сигнала, приеме отраженного сигнала и преобразовании его на промежуточную частоту, отличающийся тем, что частотную модуляцию генерируемого сигнала повторяют в каждом такте работы радиолокационной станции, причем длительность такта пределяют по заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способности, затем по задаваемой разрешающей способности определяют соответствующее ей время окончания излучения, а прием отраженного сигнала производят в оставшееся до окончания такта работы время, причем принятый отраженный сигнал и генерируемый модулированный по частоте сигнал преобразуют на промежуточную частоту гомодинным методом.



 

Похожие патенты:

Изобретения относятся к области радиотехники и могут быть использованы для определения местоположения объектов угломерно-дальномерным способом с летно-подъемного средства (ЛПС).

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обнаружения и измерения расстояний до неподвижных и подвижных объектов и для измерения радиальной скорости объектов.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способам обнаружения объектов и определения параметров траектории их движения, и может быть использовано при построении радиолокационных станций (РЛС), осуществляющих последовательный круговой или секторный обзор пространства за счет сканирования диаграммой направленности антенны.

Изобретение относится к области радиолокационной техники, а точнее, к способам цифровой обработки сигнала, отраженного от целей и принятого радиолокатором. .

Изобретение относится к навигационным системам летательных аппаратов (ЛА), в состав которых входят инерциальная навигационная система (ИНС) и радиолокационные датчики навигационных параметров ЛА относительно поверхности земли, используемые для коррекции ошибок ИНС.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в каналах углового сопровождения цели радиолокационных станций и в координаторах ракет. .

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способам обнаружения объектов и определения параметров траектории их движения. .

Группа изобретений относится к радиолокации протяженных целей и может быть использована для измерения высоты и составляющих скорости летательных аппаратов. Достигаемый технический результат - однолучевое измерение высоты и составляющих скорости ЛА на базе радиовысотомера при сниженных габаритах антенной системы. Указанный результат достигается за счет того, что производится вертикальное зондирование земной поверхности радиолокационным сигналом через широко направленную антенну, когерентный прием отраженного сигнала с получением двумерного радиолокационного изображения (РЛИ) местности в координатах дальность - доплеровская частота, предварительная оценка высоты ЛА, снижающая априорную неопределенность, при этом в полученном РЛИ находят кривую максимального контраста в координатах дальность - доплеровская частота, рассчитывают кривую максимального контраста для всех априорно возможных комбинаций путевой VП и вертикальной VB составляющих скорости при полете на высоте Н, перебором гипотез находят гипотезу, соответствующую минимуму суммы квадратов разностей гипотетической кривой максимального контраста от кривой максимального контраста, полученную по РЛИ. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к радиолокации протяженных целей и может быть использовано для измерения высоты и составляющих скорости летательных аппаратов (ЛА). Достигаемый технический результат - однолучевое измерение скорости летательного аппарата на базе радиовысотомера, позволяющее измерить высоту и составляющие скорости ЛА при сниженных габаритах антенной системы. Указанный результат достигается за счет того, что производится вертикальное зондирование земной поверхности радиолокационным сигналом через широко направленную антенну, когерентный прием отраженного сигнала с получением двумерного радиолокационного изображения (РЛИ) местности в координатах дальность - доплеровская частота, первичная оценка высоты ЛА как минимальная, усредненная по нескольким измерениям дальность до точек РЛИ, превышающих порог обнаружения, нахождение кривой максимального контраста РЛИ в координатах дальность - доплеровская частота, уточнение методом итераций гипотезы измеряемых параметров за счет расчета кривой максимального контраста, соответствующего гипотезе, формирование сигнала ошибки кривой максимального контраста гипотезы относительно кривой максимального контраста РЛИ, преобразование сигнала ошибки кривой контраста в сигнал ошибки измеряемых параметров, сложение его с уточняемой гипотезой, повторение итераций и выдача в режиме слежения измеренные параметры высоты, вертикальной и путевой составляющих скорости потребителю. 3 н.п.,2 з.п.ф-лы, 10 ил., Приложение 1.

Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для обнаружения и измерения расстояний и измерения радиальных скоростей. Достигаемый технический результат - обеспечение постоянной разрешающей способности измерения расстояний до целей. Указанный результат достигается за счет того, что в способе осуществляется одновременное измерение радиальных скоростей целей с одинаковой методической точностью во всем диапазоне дальности при излучении одного модулированного импульса и при приеме отраженных импульсов, длительность которых может быть меньше длительности зондирующего импульса. Исходный зондирующий импульс формируется в виде цифровых отсчетов слитной последовательности большого числа коротких элементарных линейно-частотно-модулированных импульсов, имеющих одинаковую длительность и девиацию частоты, но разные псевдослучайные значения начальной частоты. Принимаемые антенной отраженные импульсы усиливаются, фильтруются фильтром, дискретизируются по времени и квантуются по уровню аналого-цифровым преобразователем. Сформированные отсчеты переносятся на нулевую частоту путем цифрового квадратурного гетеродинирования комплексной синусоидой с определенной частотой. Результаты гетеродинирования фильтруются цифровым квадратурным фильтром нижних частот (ЦФНЧ). Отсчеты на выходе ЦФНЧ формируются с определенной частотой и затем обрабатываются фильтрами сжатия, импульсные характеристики которых настроены на заданные значения доплеровских частот. Задержка максимальной амплитуды сигнала на выходах фильтров соответствует расстоянию до обнаруженной цели без доплеровской ошибки, а частота сигнала, измеренная дискриминаторным методом по максимальным амплитудам в двух или трех смежных фильтрах с одинаковой методической точностью во всем диапазоне дальности, соответствует доплеровскому смещению частоты цели, однозначно связанному с ее радиальной скоростью. 16 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям (РЛС) обнаружения наземных и низколетящих целей. Достигаемый технический результат - однозначное и более точное измерение азимутальной координаты цели под малыми углами места и улучшение разрешающей способности по азимуту. Указанный результат достигается тем, что определяют разрешающую способность по азимуту за счет ширины диаграммы направленности (ДН) при сканировании (вращении ДН) в азимутальной плоскости, а угловое положение антенны, при котором сигнал имеет максимальную амплитуду, принимают за азимут цели, затем высокочастотные сигналы, принимаемые фоновой апертурой, отделяют от низкочастотных сигналов, принимаемых реальной апертурой, для чего запоминают полную азимутальную последовательность сигналов за время одного обзора, далее осуществляют дискретное преобразование Фурье сигнала в область пространственных частот, затем осуществляют фильтрацию по верхней частоте, после чего с помощью обратного быстрого преобразования Фурье сигнал переводят во временную область, далее обуженную диаграмму направленности, полученную выделением высокочастотной части азимутального сигнала, используют для определения азимута цели с улучшенной разрешающей способностью. 8 ил.

Предлагаемое изобретение относится к радиолокационной измерительной технике и может быть использовано в радиолокаторах, в том числе радиовысотомерах, с непрерывным сигналом. Достигаемый технический результат изобретения - расширение верхних и нижних границ диапазона измеряемых дальностей в радиолокаторе с непрерывным шумовым сигналом для заданного разноса приемной и передающей антенн при сохранении скрытности и повышенной помехозащищенности. Указанный результат достигается за счет формирования непрерывного опорного шумового сигнала с полосой и формой спектра, соответствующей требуемому разрешению по дальности и допустимому уровню боковых лепестков автокорреляционной функции, переноса модуляции опорного сигнала на несущую, усиления и излучения через передающую антенну, прием отраженного сигнала через приемную антенну, переноса принятого сигнала на видеочастоту, оцифровки принятого сигнала, задержки опорного сигнала на паспортизованную величину задержки сигнала межантенной связи, отслеживания амплитуды сигнала межантенной связи, формирования аналога сигнала межантенной связи и компенсации сигнала межантенной связи путем вычитания аналога сигнала межантенной связи из принятого сигнала. 5 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх