Способ определения параметров лчм сигналов



Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов
Способ определения параметров лчм сигналов

 


Владельцы патента RU 2578041:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений (ИРИ) с линейно-частотно-модулированными (ЛЧМ) сигналами. Достигаемый технический результат - повышение точности определения ширины спектра ЛЧМ сигнала путем учета взаимного перемещения носителя ИРИ и носителя автокорреляционного приемника (АКП). Указанный технический результат достигается за счет определения радиальных скоростей движения носителей источника радиоизлучения и приемника, средней длины волны ЛЧМ сигналов, измерения периода следования ЛЧМ сигналов и определения ширины спектра ЛЧМ сигналов по формуле:

где fp(n) - разностная частота сигнала на выходе автокорреляционного приемника, τз - время задержки принятого ЛЧМ сигнала, τu - длительность ЛЧМ сигнала, V(nTu) - радиальная скорость движения носителя источника радиоизлучения, V(nTu) - радиальная скорость движения носителя приемника, Tu - период следования ЛЧМ сигналов, λ - средняя длина волны ЛЧМ сигналов, n = 1 N ¯ , N - количество ЛЧМ сигналов. 4 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений (ИРИ) с ЛЧМ сигналами.

Известны следующие методы и способы измерения параметров сигналов с частотной модуляцией [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001, с. 129-133]: с помощью неперестраиваемого и перестраиваемого радиоприемного устройства, функциональный метод, метод свертки спектра сигнала.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом к предлагаемому изобретению) является метод технического анализа сложных сигналов в средствах радиотехнического мониторинга (РТМ), заключающийся в сравнении сигнала с его задержанной копией на выходе автокорреляционной схемы [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001, с. 125-128], основанный на приеме сигнала автокорреляционным приемником (АКП), определении длительности импульса τu методом генератор-пересчетной схемы [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка, - М.: Воениздат, 2001, с. 108-111] и определении ширины спектра сигнала Δfc согласно выражению (фиг. 1):

где fp - разностная частота сигнала на выходе АКП, τз - длительность задержки сигнала.

Недостатком устройства-прототипа является наличие большой ошибки в определении ширины спектра ЛЧМ сигналов Δfc в случае быстрого взаимного перемещения носителя ИРИ (например, космического аппарата (КА) с РЛС) и носителя АКП при определении параметров ЛЧМ сигналов.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, выражается в повышении точности определения ширины спектра ЛЧМ сигнала Δfc путем учета взаимного перемещения носителя ИРИ и носителя АКП.

Указанный технический результат достигается реализацией в цифровом виде процедур учета доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала, обусловленного взаимным перемещением носителя ИРИ и носителя АКП.

Сущность способа заключается в том, что дополнительно определяют радиальные скорости движения носителей источника радиоизлучения и приемника, измеряют период следования и длину волны ЛЧМ импульсов и определяют ширину спектра ЛЧМ импульсов.

В предлагаемом способе выполняется следующая последовательность операций (фиг. 2):

1. Прием сигнала Sвх(t) АКП и его фильтрация. С учетом движения носителя ИРИ и носителя АКП ЛЧМ сигнал в общем виде опишем следующим образом:

где t∈[ts; tsu], n = 1 N ¯ , N - номер излучаемого импульса, f0 - несущая частота входного сигнала, V(nTu) - радиальная скорость носителя ИРИ в момент приема n-го зондирующего сигнала, V(nTu) - радиальная скорость носителя АКП в момент приема n-го зондирующего сигнала, λ - средняя длина волны зондирующего импульса, Tu - период следования зондирующего импульса;

где R r n - расстояние, преодолеваемое n-м импульсом.

Причем, когда Δfc больше полосы фильтра, возможен вариант приема сигнала несколькими фильтрами. Тогда ширина спектра сигнала будет оцениваться следующим образом:

где n - номер фильтра.

2. Задержка копии сигнала Sвх(t) в линии задержки на время τз.

3. Перемножение сигнала Sвх(t) с его задержанной копией Sвх(t-τз). Сигнал на выходе перемножителя АКП Sx(t) принимает вид:

4. Фильтрация низкочастотной составляющей сигнала Sx(t):

Сигнал Sнч(t,n) будет иметь дополнительный набег фазы от импульса к импульсу при условии, что V и V изменяются.

5. Измерение разностной частоты линейкой доплеровских фильтров. Из выражения (8) с учетом (3)-(5) разностная частота fp(n) и фаза принятого зондирующего импульса φ(Tu) в случае взаимного встречного (или противоположно направленного) движения носителя ИРИ и(или) носителя АКП зависят от V, V, Tu, λ:

где

6. Определение длительности импульса τu, например, методом генератор-пересчетной схемы [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001, с. 108-111].

7. Вычисление радиальной скорости движения носителя ИРИ V(nTu)

где ρИ - радиус-вектор носителя ИРИ, VИ - вектор скорости носителя ИРИ, |ρИ| - дистанция между носителем ИРИ и носителем АКП.

Модуль вектора скорости движения носителя РЛС |VИ| может быть рассчитан следующим образом:

где fгр - гравитационная постоянная, МЗ - масса Земли, RЗ - радиус Земли, h - высота полета КА РЛС.

Например, можно определять радиальную скорость космического аппарата (КА) - носителя РЛС на основе данных орбитальной модели SGP4 [Hoots F.R., Roehrich R.L. SpaceTrack Report #3. [Электронный ресурс]], которая позволяет осуществить предсказание орбитального положения КА.

8. Определение радиальной скорости движения носителя АКП V(nTu) в инерциальной навигационной системе (ИНС) [П.В. Бромберг. Теория инерциальных систем навигации. - М.: Наука, 1979, с. 71-122].

9. Определение периода следования ЛЧМ импульсов Tu, например, методом генератор-пересчетной схемы [Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001, с. 108-111].

10. Определение средней длины волны принимаемого импульса λ. Средняя длина волны λ рассчитывается следующим образом:

где c - скорость света, fcp - средняя частота спектра сигнала, определяемая как центральная частота высокочастотного фильтра на входе приемника.

11. Определение ширины спектра сигнала Δfc согласно выражению

Таким образом, в предлагаемом способе определения параметров ЛЧМ сигналов новыми существенными признаками изобретения являются вновь введенные процедуры 7-11.

Способ может быть реализован, например, с помощью автокорреляционного приемника с элементами цифровой обработки сигналов. Оцифровка сигнала может осуществляться как на частоте сигнала f0, так и на разностной частоте fP. Наиболее предпочтительным является вариант оцифровки на разностной частоте fp, так как для этого могут быть применены сравнительно простой аналого-цифровой преобразователь (АЦП) с частотой дискретизации до десятков МГц и программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) с меньшим количеством вентилей, реализующая цифровую доплеровскую фильтрацию сигналов.

На фиг. 3 изображена структурная схема предлагаемого способа, состоящая из ИНС 1, полосового фильтра высоких частот 2, вычислительного устройства №13, ответвителя 4, умножителя 5, линии задержки 6, полосового фильтра низких частот 7, АЦП 8, вычислительного устройства №29, реализующего алгоритм вычисления согласно выражению (20).

Определим влияние движения носителя АКП на точность определения разностной частоты в РЛС космического базирования. Исходя из условий однозначности по азимуту имеют место следующие ограничения на период следования зондирующих импульсов РЛС [Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. Учебное пособие для ВУЗов./Под ред. Г.С.Кондратенкова. - М.: «Радиотехника», 2005, с. 122-134]:

где Δl - разрешающая способность РЛС по азимуту.

При малом аргументе tg(λ/4Δl) получим следующее выражение:

Тогда с учетом выражений (9) и (17) получим:

Полоса пропускания цифрового доплеровского фильтра при условии Δ l = Δ r = c 2 Δ f c и τвыборки=Tu:

а измеренная разностная частота:

С использованием выражения (20) при условии движения носителя РЛС и носителя АКП навстречу друг другу (или в противоположные стороны) проведен расчет зависимости разностной частоты fp(n) от разрешающей способности по азимуту Δl для различных диапазонов частот (9,5 ГГц, 36 ГГц) при τu=20; 100 мкс и ширине спектра зондирующего импульса Δfс=2; 15 МГц. При изменении разрешающей способности по азимуту Δl от 0,5 м до 10 м (для Δfc=15 МГц до 75 м) разностная частота fp(n) изменяется в пределах 200 Гц. Из выражения (19) следует, что полоса пропускания доплеровского фильтра Δfнч изменяется от 100 Гц до 750 Гц и, следовательно, изменение разностной частоты fp(n) оказывает влияние на точность определения Δfc особенно при значениях Δfc меньше чем 4 МГц. Следовательно, в данном случае необходимо учитывать взаимное перемещение носителя РЛС и носителя АКП при обработке сигналов.

Предложенное техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестны способы, позволяющие определять параметры ЛЧМ сигналов при помощи автокорреляционного приемника с элементами цифровой обработки сигналов при наличии доплеровского смещения их частоты.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы стандартные радиоэлектронные устройства и средства. Расчет переменных выражения (15) может выполняться, например, в сигнальном процессоре ADSP-2181 путем реализации типовых ассемблерных процедур среды разработки Visual DSP++ (суммирования (процедуры 1 и 7 на фиг. 4), умножения (процедуры 2, 3 и 5 на фиг. 4) и деления (процедуры 4 и 6 на фиг. 4)) [Вальпа О.Д. Разработка устройств на основе цифровых сигнальных процессоров фирмы Analog Devices с использованием Visual DSP++. - М.: Горячая линия. - Телеком, 2007, стр. 266].

Способ определения параметров ЛЧМ сигналов, заключающийся в приеме ЛЧМ сигналов автокорреляционным приемником, измерении разностной частоты и определении длительности импульса и ширины спектра сигнала, отличающийся тем, что дополнительно определяют радиальные скорости движения носителей источника радиоизлучения и приемника, среднюю длину волны ЛЧМ сигналов, измеряют период следования ЛЧМ сигналов и определяют ширину спектра ЛЧМ сигналов по формуле:

где fp(n) - разностная частота сигнала на выходе автокорреляционного приемника, τз - время задержки принятого ЛЧМ сигнала, τи - длительность ЛЧМ сигнала, V (nТи) - радиальная скорость движения носителя источника радиоизлучения, V(nТи) - радиальная скорость движения носителя приемника, Ти - период следования ЛЧМ сигналов, λ - средняя длина волны ЛЧМ сигналов, N - количество ЛЧМ сигналов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области средств обнаружения нарушений, выявляемых правоохранительными органами. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности и помехозащищенности.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в импульсных радиолокационных станциях (РЛС) сопровождения с активной фазированной антенной решеткой.

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации и контроля насыпи железных дорог и автодорог. Влажность, загрязненность и толщину слоев насыпи определяют с помощью георадара.

Изобретение относится к устройствам акустоэлектроники. Техническим результатом является повышение степени защищенности информационного сигнала от несанкционированного прочтения и повышение технологичности процесса его кодирования.
Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы в радиолокационных станциях (РЛС) для управления воздушным движением и для контроля воздушного пространства.

Изобретение относится к области определения местоположения подвижных подводных объектов технической природы и может быть использовано при поиске и обнаружении подводных аппаратов и платформ.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано при создании средств обнаружения высокоскоростных воздушных целей. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности обнаружения высокоскоростных воздушных целей за счет учета скорости их сближения с носителем импульсно-доплеровской радиолокационной станции (ИД РЛС).

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано на вертолетах и других летательных аппаратах для обнаружения наземных объектов. Достигаемый технический результат - улучшение технико-эксплуатационных характеристик.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации воздушных целей. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности правильной идентификации воздушных целей, обнаруженных бортовой радиолокационной станцией (РЛС) в условиях многоцелевой обстановки за счет уменьшения объема неопределенности радиолокационной системы с активным ответом (РСАО).

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации.

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в радиотехнических системах, установленных на подвижных объектах, для получения радиолокационного изображения (РЛИ) в процессе дистанционного зондирования земной поверхности. Достигаемый технический результат - повышение вероятности правильного распознавания малоразмерных и распределенных объектов на местности. Сущность заявляемого способа состоит в том, что при формировании РЛИ осуществляется компенсация линейного пространственного искажения изображений на восходящем и нисходящем участке изменения линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ) сигнала и дополнительная фокусировка изображений, учитывающая свойства широкополосности ЛЧМ. Для этого после процедуры приема и записи в память эхо-сигналов, отраженных от всех объектов в зоне обзора радиолокационной станции с синтезированной апертурой, осуществляется разделение данных, содержащих отсчеты эхо-сигнала на восходящем и нисходящем участках изменения частоты ЛЧМ зондирующего сигнала. Затем производится параллельное сжатие этих данных по дальности и вычисление оценки ошибки фазовых искажений в процессе автофокусировки. На этапе сжатия данных по азимуту формируется пара РЛИ, при этом используются опорные функции, отличающиеся друг от друга несущими частотами для восходящего и нисходящего участков изменения частоты ЛЧМ сигнала. На следующем этапе осуществляется последовательное вычисление коэффициента взаимной корреляции этих РЛИ при различных значениях линейной ошибки дискретизации эхо-сигналов в соответствии с алгоритмом «золотого сечения». С учетом вычисленной оценки данной ошибки производится дополнительная фокусировка каждого изображения, а после геометрической коррекции пары РЛИ с целью приведения их к единому масштабу, осуществляется их некогерентное суммирование.1 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования в радиолокационных станциях (РЛС) с доплеровским передатчиком, а также в специфических следящих системах. Достигаемый технический результат - увеличение дальности действия, повышение помехозащищенности и точности измерения текущих координат и параметров, исключение возможности разведки структуры зондирующего сигнала при существенном упрощении схемы радиолокатора и соответствующем снижении объема оборудования и его стоимости. Указанный результат достигается за счет того, что в способе радиолокации, предусматривающем формирование передатчиком зондирующего сигнала, излучение антенной данного зондирующего сигнала, прием отраженного от цели сигнала, преобразование частоты отраженного от цели сигнала в первом преобразователе, ко второму входу которого подают сигнал с эталона частоты, при этом сигнал с первого преобразователя поступает на вход второго преобразователя, ко второму входу которого подают сигнал с эталона частоты, во втором преобразователе производят преобразование входного сигнала в выходной сигнал, который направляют в передатчик, а затем в антенну для передачи его в качестве зондирующего сигнала, после чего замкнутой петлей обратной связи мгновенное изменение частоты доплера передатчика компенсируется соответствующим изменением частоты передатчика, в результате чего происходит замыкание системной петли обратной связи, образованной передатчиком, в котором управляют частотой его излучения. Указанный результат достигается также за счет того, что радиолокатор с доплеровским передатчиком, реализующий способ, содержит антенну, антенный переключатель, приемник, по меньшей мере, первый и второй преобразователи, эталон частоты, схему поиска и электронный ключ, выполненный с возможностью подключения входа передатчика к выходу второго преобразователя или выходу схемы поиска. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области навигации наземных транспортных средств и предназначено для построения доплеровских датчиков продольной, сносовой и тангажной скоростей. Изобретение направлено на увеличение точности измерения скорости наземного транспортного средства с помощью ОДДС за счет компенсации погрешности смещения у средней частоты сигнала погрешностью смещения у частоты максимума спектра сигнала, величина которой пропорциональна погрешности средней частоты. Однолучевой доплеровский датчик скорости, содержащит последовательно соединенные приемоизлучающее устройство и измеритель частоты с Δfф>Δfс, где Δfф - ширина полосы пропускания фильтра, Δfс - ширина спектра полезного сигнала. При этом в него введены второй измеритель частоты с Δfф<Δfc, схема вычитания частот, корректор и схема сложения частот. 3 ил.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству и может быть использована для сбора информации для экспресс-диагностики инфекционных заболеваний биологических объектов - животных и птиц. Для этого на каждом биологическом объекте устанавливают RFID -метку, содержащую информацию о биологическом объекте. Берут образец от каждого биологического объекта. Размещают на его упаковке RFID-метку, содержащую информацию об образце и биологическом объекте. Наносят каждый образец на соответствующий иммунострип, меченный RFID-меткой. Считывают информацию с RFID-меток, находящихся на каждом биологическом объекте, соответствующем образце и иммунострипе. Вносят в память ридера результаты анализа, полученные для каждого образца с помощью иммунострипа. Передают информацию с ридера путем беспроводной или проводной связи в блок обработки данных, с помощью которого регистрируют полученную информацию и формируют единую базу данных. Также предложена система сбора информации для экспресс-диагностики инфекционных заболеваний животных и птиц. Группа изобретений позволяет осуществлять диагностический контроль на инфекционные заболевания животных и птиц. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС). Достигаемый технический результат - сохранение максимального коэффициента усиления Ку антенны РЛС в широком диапазоне сканирования в угломестной плоскости. Указанный технический результат достигается тем, что радиолокационный обзор пространства осуществляют с помощью фазированной антенной решетки, при этом при электронном сканировании по углу места и механическом в азимутальной плоскости обеспечивают равномерное распределение максимального значения коэффициента усиления антенны путем механического сканирования луча в угломестной плоскости. 2 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от импульсных, в том числе ответных, помех. Достигаемый технический результат изобретения - распознавание сигналов помехи, имитирующих цель, во всем угломестном столбце. Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на сканировании угломестного столбца, при очередном зондировании изменяют параметры зондирующего сигнала, считают помехой, имитирующей цель, сигналы во всем угломестном столбце, принятые на дальностях, на которых в осмотренном направлении обнаружены сигналы с прежними параметрами. Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в способе радиолокационного обзора пространства, основанном на сканировании угломестного столбца, вводят задержку излучения зондирующего сигнала или пропускают очередное зондирование, считают помехой, имитирующей цель, сигналы, обнаруженные за пределами инструментальной дальности, а также сигналы, совпадающие с ними по дальности во всем угломестном столбце. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радионавигации и может быть использовано в локальных навигационных системах и сетях для управления движением мобильных объектов в локальных зонах навигации. Достигаемый технический результат - повышение помехозащищенности, повышение точности определения координат объекта навигации. Указанный результат достигается за счет того, что способ основан на излучении объектом навигации высокочастотного гармонического сигнала, приеме его в нескольких опорных радионавигационных точках с известными координатами, при этом с объекта навигации дополнительно излучают второй высокочастотный гармонический сигнал, частота которого отличается от частоты первого высокочастотного гармонического сигнала на заданную величину, в каждой из опорных радионавигационных точек принимают этот сигнал наряду с первым, формируют из принятых сигналов сигналы разностной частоты, передают сформированные сигналы в центральный пункт обработки, где из каждого из них дополнительно формируют сигналы масштабной частоты, величина которой в n раз меньше разностной частоты, измеряют и фиксируют разности фаз сигналов разностной частоты, поступивших из разных опорных точек, а также разности фаз сформированных из них сигналов масштабной частоты, по окончании измерений результаты измерений разностей фаз пересчитывают в координаты объекта навигации с учетом взаимного расположения центрального пункта обработки и опорных радионавигационных точек. 2 ил.
Наверх