Способ однозначного измерения дальности до метеорологического объекта

Изобретение относится к способам обработки сигналов в радиолокационных станциях. Достигаемый технический результат - однозначное измерение дальности до метеорологического объекта (МО). Способ заключается в излучении первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1, в которой период повторения Tи1 в несколько раз меньше базового периода Т0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых МО, излучении в последующий интервал Т0 второй последовательности импульсов с частотой повторения Fи2, причем Fи1=z1F0 и Fи2=z2F0, где F0=1/Т0; величины z1 и z2 некратные друг другу и не имеют общего делителя, определении совокупности наблюдаемых задержек tдн1i, где ; I - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от МО импульсов относительно каждого k-го, ; K - количество излученных импульсов в первой пачке, излученного импульса в их первой пачке, вычислении величины средней наблюдаемой задержки t1 ср отраженных импульсов от МО относительно каждого излученного k-го импульса в их первой пачке, определении совокупности наблюдаемых задержек tдн2j, где ; J - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от МО импульсов относительно каждого p-го, ; P - количество излученных импульсов во второй пачке, излученного импульса в их второй пачке, вычислении величины средней наблюдаемой задержки отраженных импульсов от МО t2 ср относительно каждого излученного p-го импульса в их второй пачке, сравнении временных задержек tдц1=mTи1+t1 cp и tдц2=nТи2+t2 ср, где m и n - количество целых периодов Ти1 и Ти2, попадающих в пределы интервала истинной задержки tдц, варьировании численных значений m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие tдц1=tдц2 с фиксацией, при которых будет выполнено данное условие, и вычислении дальности до МО по формуле Дц=c(mфТи1+t1 ср)/2 или Дц=с(nфТи2+t2 ср)/2, где c - скорость света. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам обработки сигналов в радиолокационных станциях (РЛС) и может быть использовано для однозначного измерения дальности до метеорологического объекта (МО).

Известен способ однозначного измерения дальности до точечной воздушной цели, заключающийся в излучении первой последовательности импульсов с периодом повторения Ти1, излучении второй последовательности импульсов с периодом повторения Ти2и1+Δt, где Ти1 и Δt - целые числа (в микросекундах), определении наблюдаемых задержек tн1 и tн2 относительно каждого излученного импульса соответственно в первой и второй пачках, вычислении отношения Qн=(tн1-tн2)/Δt, определении значения n, исходя из условий

или

вычислении дальности до цели по формуле

где c - скорость света [1].

Недостатком данного способа однозначного измерения дальности до точечной воздушной цели является отсутствие принципиальной возможности его использовать для однозначного измерения дальности до протяженной воздушной цели, каковой является метеорологический объект. Это обусловлено тем, что если сигнал, отраженный от точечной воздушной цели при ее облучении пачкой импульсов, будет находиться только одном разрешаемом объеме по дальности (стробе дальности), то при облучении аналогичной пачкой импульсов метеорологического объекта, ввиду его большой протяженности, превышающей разрешаемый объем по дальности, отраженный от МО сигнал будет находиться уже не в одном, а в нескольких стробах дальности, т.е. будет иметь место не одна временная задержка импульса относительно каждого излученного импульса в их первой и второй пачках, а несколько временных задержек относительно каждого излученного импульса в обоих пачках. Это приводит к тому, что определить однозначную дальность до МО с помощью данного способа не представляется возможным, поскольку формулы (1), (2) и (3) для этого случая не могут быть применены.

Известен способ однозначного измерения дальности до точечной воздушной цели, заключающийся в излучении первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1, в которой период Ти1 между импульсами в несколько раз меньше базового периода Т0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых воздушных целей, излучении в последующий интервал Т0 второй последовательности импульсов с частотой повторения Fи2, которая отличается от частоты Fи1 и не является ей кратной, определяемые как Fи1=z1F0 и Fи2=z2F0, где F0=1/Т0; величины z1 и z2 некратны друг другу и не имеют общего делителя, определении наблюдаемых задержек tдн1 и tдн2 относительно каждого излученного импульса соответственно в первой и второй их последовательности, сравнении временных задержек tдц1=mTи1+tдн1 и tдц2=nТи2+tдн2, где m и n - количество целых периодов Tи1=1/Fи1 и Ти2=1/Fи2, попадающих в пределы интервала истинной задержки tдц, варьировании численных значений величин m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие

фиксировании значений величин mф и nф, при которых будет выполнено условие (4), вычислении дальности до цели по формуле

или

где c - скорость света [2].

Недостатком данного способа однозначного измерения дальности до точечной воздушной цели является принципиальная невозможность с помощью него однозначно измерить дальность до протяженного по дальности метеорологического объекта. Это обусловлено тем, что после излучения каждого импульса пачки ввиду разрешения МО по дальности на входе приемника РЛС будет присутствовать не один отраженный импульс с соответствующим временем его задержки относительно излученного импульса в его пачке, как это имело место при отражении сигнала от точечной цели, а несколько отраженных импульсов, и, соответственно им, будет наблюдаться не одна, а несколько временных задержек отраженных импульсов относительно каждого излученного импульса в пачке. Поэтому применение формул (4), (5) и (6) для однозначного определения дальности до МО становится принципиально невозможным.

Так, например, при излучении немодулированной пачки импульсов длительностью 1 мкс разрешающая способность по дальности (строб дальности) составит 150 м, и сигнал, отраженный от точечной цели, будет находиться в одном стробе дальности. При отражении же аналогичного сигнала от МО (облака), например, протяженностью 1500 м, отраженный от него сигнал будет находиться уже в 10 стробах дальности и, в этом случае, по формулам (4), (5) и (6) однозначно определить дальность не представляется возможным.

Цель изобретения - однозначно измерить дальность до протяженного метеорологического объекта.

Для достижения цели в способе однозначного измерения дальности до метеорологического объекта, заключающемся в излучении первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1, в которой период Ти1 между импульсами в несколько раз меньше базового периода Т0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых метеорологических объектов, излучении в последующий интервал Т0 второй последовательности импульсов с частотой повторения Fи2, которая отличается от частоты Fи1 и не является ей кратной, причем Fи1=z1F0 и Fи2=z2F0, где F0=1/Т0; величины z1 и z2 некратные друг другу и не имеют общего делителя, дополнительно определяют совокупность наблюдаемых задержек tдн1i, где ; I - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от метеорологического объекта импульсов относительно каждого k-го (; K - количество излученных импульсов в первой пачке) излученного импульса в их первой пачке, вычисляют величину средней наблюдаемой задержки t1 ср отраженных импульсов от метеорологического объекта относительно каждого излученного k-го импульса в их первой пачке, определяют совокупность наблюдаемых задержек tдн2j, где ; J - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от метеорологического объекта импульсов относительно каждого p-го (; P - количество излученных импульсов во второй пачке) излученного импульса в их второй пачке, вычисляют величину средней наблюдаемой задержки отраженных импульсов от метеорологического объекта t2 ср относительно каждого излученного p-го импульса в их второй пачке, сравнивают временные задержки tдц1=mTи1+t1 cp и tдц2=nТи2+t2 ср, где m и n - количество целых периодов Tи1=l/Fи1 и Ти2=1/Fи2, попадающих в пределы интервала истинной задержки tдц, варьируют численные значения величин m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие

фиксируют значения величин mф и nф, при которых будет выполнено условие (7), вычисляют дальность до метеорологического объекта по формуле

или

где c - скорость света.

Новыми признаками, обладающими существенными отличиями, являются следующие.

1. Определение совокупности наблюдаемых задержек отраженных от метеорологического объекта импульсов относительно каждого излученного импульса в их первой и второй пачках и вычислении средних значений наблюдаемых задержек отраженных импульсов от метеорологического объекта относительно каждого излученного импульса соответственно в их первой и второй пачках.

2. Сравнение временных задержек в соответствии с формулой (7), варьирование численных значений величин m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие (7).

3. Фиксирование значений величин mф и nф, при которых будет выполнено условие (7), и вычисление дальности до метеорологического объекта по формулам (8), (9).

Данные признаки обладают существенными отличиями, так как в известных способах не обнаружены.

Применение всех новых признаков позволит однозначно измерить дальность до протяженного метеорологического объекта.

На фигуре 1 приведена блок-схема РЛС, реализующая предлагаемый способ однозначного измерения дальности до метеорологического объекта, на фигуре 2 - эпюры, поясняющие предлагаемый способ.

Способ однозначного измерения дальности до МО осуществляется следующим образом (фигура 1).

С первого выхода синхронизатора 1 значение величины z1 поступает на вход передатчика 2, на первом выходе которого формируется зондирующий сигнал (фигура 2а) в виде первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1=z1F0, в которой период Ти1 между импульсами в несколько раз меньше базового периода Т0=1/F0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых метеорологических объектов. Сформированный зондирующий сигнал в виде первой последовательности импульсов (фигура 1) через антенный переключатель 3 поступает в антенну 4 и излучается в пространство.

Отраженный от МО радиолокационный сигнал при излучении первой последовательности импульсов поступает через антенну 4 и антенный переключатель 3 на вход приемника 5, в котором он усиливается, преобразуется на промежуточную частоту и поступает на первый вход селектора дальности 6, в котором с помощью стробирующих импульсов (СИ), поступающих со второго выхода синхронизатора 1 на его второй вход, осуществляется селекция сигналов по дальности. Поскольку метеорологический объект является протяженной воздушной целью, то сигнал, отраженный от него, будет одновременно присутствовать в нескольких стробах дальности (элементах разрешения). Это приводит к тому, что на выходе селектора дальности 6 будет сформирован не один импульс (как в прототипе, когда воздушный объект являлся точечной целью), с соответствующей наблюдаемой его временной задержкой относительно каждого излученного сигнала в их первой пачке, а совокупность импульсов (фигура 2б, например, четыре импульса) с соответствующими наблюдаемыми задержками tдн1i (где ) относительно каждого k-го (; K - количество излученных импульсов в первой пачке) излученного импульса в их первой пачке. В вычислителе 7 (фигура 1) вычисляется величина средней наблюдаемой задержки t1 ср отраженных импульсов от МО относительно каждого излученного k-го импульса в их первой пачке (фигура 2в), которая поступает на первый вход анализатора 8 (фигура 1).

В последующий интервал Т0 с первого выхода синхронизатора 1 на вход передатчика 2 поступает значение величины z2, на первом выходе которого формируется вторая последовательность зондирующих импульсов (фигура 2г) с частотой повторения Fи2=z2F0, которая отличается от частоты Fи1 и не является ей кратной, при этом величины z1 и z2 некратные друг другу и не имеют общего делителя. Сформированная вторая последовательность зондирующих импульсов (фигура 1) через антенный переключатель 3 поступает в антенну 4 и излучается в пространство.

Отраженный от МО радиолокационный сигнал при излучении второй последовательности зондирующих импульсов поступает через антенну 4 и антенный переключатель 3 на вход приемника 5, в котором аналогично, как и в первом случае, он усиливается, преобразуется на промежуточную частоту и поступает на первый вход селектора дальности 6, в котором с помощью СИ осуществляется селекция сигналов по дальности. На выходе селектора дальности 6 будет сформирована совокупность импульсов (фигура 2д) с соответствующими наблюдаемыми задержками tдн2j (где ) относительно каждого p-го (; Р - количество излученных импульсов во второй пачке) излученного импульса в их второй пачке. В вычислителе 7 (фигура 1) вычисляется величина средней наблюдаемой задержки t2 ср отраженных импульсов (фигура 2е) от МО относительно каждого излученного p-го импульса в их второй пачке, которая поступает на второй вход анализатора 8 (фигура 1), на третий и второй входы которого поступают численные значения величин Ти1 и Ти2 соответственно со второго и третьего выходов передатчика 2, а также значения m и n (соответственно целых периодов Ти1 и Ти2, попадающих в пределы интервала истинной временной задержки tдц) с третьего и четвертого выходов синхронизатора 1 соответственно на пятый и шестой входы анализатора 8. Параллельно эти же значения величин tдн1i и tдн2j; Tи1 и Ти2; m и n поступают на соответствующие входы коммутатора 9.

В анализаторе 8 осуществляется анализ выполнения условия (7) при варьировании в синхронизаторе 1 значений величин m и n.

При выполнении условия (7) (фигура 2ж, совпадение на временной оси положений средних значений временных задержек t1 ср и t2 ср относительно соответственно k+1 излученного импульса в их первой пачке (фигура 2в) и p+2 излученного импульса в их второй пачке (фигура 2е), на выходе анализатора 8 (фигура 1) формируется разрешающий сигнал, который поступает на вход коммутатора 9 и с его выходов значения величин tдн1i и tдн2j; Ти1 и Ти2, а также фиксированных значений величин mф и nф (при которых было достигнуто выполнение условия (7), поступают на группу входов вычислителя 10 дальности, в котором по формуле (8) или (9) вычисляется однозначное значение дальности до метеорологического объекта.

Если условие (7) не выполняется, то на выходе анализатора 8 будет сформирован запрещающий сигнал и значения величин tдн1i и tдн2j; Ти1 и Ти2; mф и nф на вход вычислителя 10 дальности не поступают, и на его выходе значение дальности формироваться не будет.

Таким образом, применение предлагаемого способа позволит однозначно измерить дальность до протяженного метеорологического объекта.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, с. 621-624, формулы (12.70), (12.71), (12.84)-(12.86) (аналог).

2. Авиационные радиолокационные комплексы и системы: учебник для слушателей и курсантов ВУЗов ВВС / П.И. Дудник, Г.С. Кондратенков, Б.Г. Татарский, А.Р. Ильчук, А.А. Герасимов. Под ред. П.И. Дудника. - М.: Изд. ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 2006, с. 613-616, формулы (12.59)-(12.65) (прототип).

Способ однозначного измерения дальности до метеорологического объекта, заключающийся в излучении первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1, в которой период Tи1 между импульсами в несколько раз меньше базового периода T0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых метеорологических объектов, излучении в последующий интервал T0 второй последовательности импульсов с частотой повторения Fи2, которая отличается от частоты Fи1 и не является ей кратной, причем Fи1=z1F0 и Fи2=z2F0, где F0=1/T0; величины z1 и z2 некратные друг другу и не имеют общего делителя, отличающийся тем, что определяют совокупность наблюдаемых задержек tдн1i,
где ; I - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от метеорологического объекта импульсов относительно каждого k-го, ; K - количество излученных импульсов в первой пачке, излученного импульса в их первой пачке, вычисляют величину средней наблюдаемой задержки t1 ср отраженных импульсов от метеорологического объекта относительно каждого излученного k-го импульса в их первой пачке, определяют совокупность наблюдаемых задержек tдн2j,
где ; J - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от метеорологического объекта импульсов относительно каждого p-го, ; P - количество излученных импульсов во второй пачке, излученного импульса в их второй пачке, вычисляют величину средней наблюдаемой задержки отраженных импульсов от метеорологического объекта t2 ср относительно каждого излученного p-го импульса в их второй пачке, сравнивают временные задержки tдц1=mTи1+t1 cp и tдц2=nTи2+t2 ср, где m и n - количество целых периодов соответственно Tи1=1/Fи1 и Tи2=1/Fи2, попадающих в пределы интервала истинной задержки tдц, варьируют численные значения величин m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие

фиксируют значения величин mф и nф, при которых будет выполнено условие (1), вычисляют дальность до метеорологического объекта по формуле

или

где с - скорость света.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к областям радионавигации и радиолокации и может быть использовано для создания приемника многопозиционной неизлучающей радиолокационной системы, использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей навигационные сигналы космической системы навигации.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения профиля ветра в атмосфере. Способ включает в себя излучение приемопередатчиком длинных когерентных импульсов, регистрацию отраженного сигнала, получение доплеровского сигнала на различных высотах в различных направлениях зондирования.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе комплексов радиоэлектронных средств диапазона декаметровых волн и верхней части диапазона гектометровых волн (многоканальных узлов радиосвязи, систем загоризонтной радиолокации) для оперативного определения значений оптимальных рабочих частот в диапазоне 1,5…30,0 МГц ионосферных радиотрасс различных протяженностей.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС).

Изобретение относится к радиотехническим метеорологическим комплексам, а более конкретно оно касается доплеровских метеорологических радиолокационных станций.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС).

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в навигационных и метеорологических системах. Достигаемый технический результат - увеличение дальности определения молниевого разряда.

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для измерения размера градовых частиц в зоне их роста. Сущность: по данным аэрологического зондирования атмосферы строят график изменения температуры и скорости восходящих воздушных потоков по высоте облака.

Изобретение относится к геофизике и может использоваться в системе мониторинга окружающей среды, сейсмического и инфразвукового мониторинга, МЧС России, контроля околоземного космического пространства для диагностики положения эпицентральной зоны потенциальных источников протяженных перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ).

Изобретение относится к области радиофизики и может быть использовано для контроля за солнечной, геомагнитной и сейсмической активностью, за предвестниками землетрясения, извержения вулканов, цунами, процессами грозовой активности, динамикой мощных штормовых циклонов, а также для обнаружения ядерных и иных крупных взрывов и пожаров, больших аварийных выбросов на атомных электростанциях, запусков космических аппаратов и ракет, излучений мощных радиопередающих комплексов радиолокационного и связного назначения, средств специального воздействия на ионосферу с целью управления ее параметрами.

Изобретение относится к технике радиолокации, радиосвязи, радионавигации и радиоуправления и может быть использовано в радиоэлектронных системах для решения задачи обнаружения сигналов.

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для автокомпенсации доплеровских сдвигов фазы пассивных помех. Достигаемый технический результат - повышение точности автокомпенсации.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в автоматизированных когерентно-импульсных системах для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при вобуляции периода повторения зондирующих импульсов.

Изобретение относится к области вторичной цифровой обработки сигналов в радиолокационной станции (РЛС) и может быть использовано для сопровождения и распознавания типа воздушной цели из класса «самолет с турбореактивным двигателем» при воздействии уводящей по скорости помехи.

Изобретение относится к технике радиолокации, радиосвязи, радионавигации и радиоуправления и может быть использовано в радиоэлектронных системах для выработки признака государственной принадлежности объектов (целей).

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в современных системах управления воздушным движением для обнаружения и контроля за полетом воздушного судна на траектории захода на посадку на взлетно-посадочную полосу аэродрома.

Изобретение относится к области радиолокации, радиосвязи, радионавигации и радиоуправления. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности систем радиолокационного опознавания и связи.

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для селекции движущихся целей на фоне пассивных помех. Достигаемый технический результат - повышение эффективности селекции движущихся целей в режиме перестройки несущей частоты зондирования от импульса к импульсу.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для оценки количества целей в группе. Достигаемым техническим результатом является повышение вероятности правильного определения количества целей в группе при радиолокационном наблюдении маневрирующих целей.

Изобретение относится к радиолокационным средствам ближнего действия. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости к пассивным помехам радиолокаторов ближнего действия (РБД) в условиях отсутствия априорных сведений о месте и времени появления реальной цели при относительно коротком времени взаимодействия с обнаруженным воздушным объектом.
Изобретение относится к области морской гидрометеорологии и может быть использовано для определения дрейфа морских льдов. Сущность: следят за перемещением морских льдов, отображая на мониторе пути их перемещения. При этом изменение координат ледовых полей определяют посредством спутниковой и/или гидроакустической навигационной системы. При отображении на мониторе пути перемещения льдов выявляют потенциально опасные ледовые поля, а также дистанцию сближения этих полей и запас времени для принятия решения по их локализации. На выявленные потенциально опасные ледовые поля посредством дрона, снабженного магнитометром, рассеивают ферромагнитный материал с различным коэрцитивным спектром намагниченности. При периодических пролетах дрона над потенциально опасными ледовыми полями измеряют магнитометром формируемое ферромагнитным материалом магнитное поле. Данные, полученные с помощью установленного на дроне магнитометра, используют при определении скорости и направления движения потенциально опасных ледовых полей. Технический результат: снижение трудозатрат, расширение функциональных возможностей.
Наверх