RU2037845C1 - Airborne radar - Google Patents
Airborne radarInfo
- Publication number
- RU2037845C1 RU2037845C1 RU93030481A RU93030481A RU2037845C1 RU 2037845 C1 RU2037845 C1 RU 2037845C1 RU 93030481 A RU93030481 A RU 93030481A RU 93030481 A RU93030481 A RU 93030481A RU 2037845 C1 RU2037845 C1 RU 2037845C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- inputs
- outputs
- ground speed
- channel
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и радионавигации и может быть использовано в бортовых авиационных радиоэлектронных комплексах, в частности в бортовых обзорных радиолокаторах. The invention relates to radar and radio navigation and can be used in airborne avionics systems, in particular in airborne surveillance radars.
Известен самолетный обнаружитель подвижных целей с многолучевой антенной. В передающей части обнаружителя формируется многолучевая диаграмма направленности (ДН). Цифровая система обработки, реализующая доплеровскую фильтрацию, позволяет обрабатывать сигналы множества целей в больших объемах пространства, в которых осуществляется обзор. Устройство содержит когерентный передатчик (ПРД), матрицу Батлера для формирования ДН, приемо-передающую антенную решетку (АР). С помощью формирования нулей приемной диаграммы производится подавление мешающих отражений, принимаемых по боковым лепесткам. Known aircraft detector of moving targets with a multipath antenna. In the transmitting part of the detector, a multi-beam pattern is formed. A digital processing system that implements Doppler filtering allows you to process the signals of many targets in large volumes of space in which the survey is carried out. The device contains a coherent transmitter (PRD), a Butler matrix for forming a beam, a transceiver antenna array (AR). Using the formation of zeros of the receiving diagram, suppression of interfering reflections received along the side lobes is suppressed.
Недостатком данной и других обзорных РЛС является то, что они, принимая и обрабатывая сигналы, отраженные от земной поверхности, не производят измерение путевой скорости и для этой цели используются специальные устройства измерители путевой скорости. The disadvantage of this and other survey radars is that, while receiving and processing signals reflected from the earth’s surface, they do not measure ground speed and special devices are used for measuring ground speed.
Известны доплеровские измерители путевой скорости, основанные на измерении средней частоты доплеровского спектра сигнала, отраженного земной поверхностью. Known Doppler ground speed meters based on measuring the average frequency of the Doppler spectrum of a signal reflected by the earth's surface.
Недостатком таких устройств является невысокая точность измерения путевой скорости, связанная с невозможностью формирования узкого главного лепестка диаграммы направленности приемной антенны и за счет влияния помех, принимаемых боковыми лепестками. The disadvantage of such devices is the low accuracy of measuring ground speed, due to the inability to form a narrow main lobe of the receive antenna radiation pattern and due to the influence of interference received by the side lobes.
Известны устройства измерения путевой скорости, основанные на корреляционном принципе, включающие формирователь исходного зондирующего сигнала, первичные измерительные преобразователи, формирующие сигналы, которые зависят от взаимодействия объекта со средой взаимной скорости, и соответствуют приему отраженных сигналов разными лучами ДН приемной антенны, корреляционный измеритель транспортного запаздывания (КИТЗ), блок вычисления путевой скорости. При этом КИТЗ включает коррелометр и экстремальный регулятор. В корреляционном измерителе входные сигналы по форме аналогичны друг другу, но обладают временными запаздываниями относительно друг друга транспортными запаздываниями. Искомая величина скорости является детерминированной функцией от транспортных запаздываний, а сами транспортные запаздывания определяются путем поиска максимума взаимной корреляционной функции входных сигналов. Эта процедура выполняется блоком КИТЗ. Known devices for measuring ground speed, based on the correlation principle, including a driver of the initial probing signal, primary measuring transducers that generate signals that depend on the interaction of the object with the mutual velocity medium, and correspond to the reception of reflected signals by different beams of the receiving antenna, and a transport delay correlation meter ( KITZ), ground speed calculation unit. At the same time, KITZ includes a correlometer and an extreme regulator. In the correlation meter, the input signals are similar in shape to each other, but have transport delays with respect to each other. The desired velocity value is a determinate function of the transport delays, and the transport delays themselves are determined by searching for the maximum of the mutual correlation function of the input signals. This procedure is performed by the KITZ unit.
Недостатком этих устройств также является низкая точность измерения путевой скорости. Известные устройства измерения путевой скорости являются сложными автономными устройствами, к тому же дают низкую точность измерения путевой скорости, поэтому целесообразно проводить измерение путевой скорости, используя аппаратуру обзорных РЛС с эффективным подавлением мешающих отражений. The disadvantage of these devices is also the low accuracy of measuring ground speed. Known devices for measuring ground speed are complex stand-alone devices, besides they give low accuracy in measuring ground speed, so it is advisable to measure ground speed using survey radar equipment with effective suppression of interfering reflections.
Наиболее близким по технической сущности является РЛС, содержащая когерентный ПРД, выход которого соединен со входом передающей антенны, М-элементную приемную АР, М-выходов которой соединены с М-входами диаграммообразующей схемы (ДОС), N-выходов которой соединены с N-входами N-канального приемного устройства (ПРМ), N-выходов которого соединены с N-входами N-канального аналого-цифрового преобразователя (АЦП), N-выходов которого соединены с N-входами блока вычисления путевой скорости, устройство синхронизации (УС), первый выход которого соединен со входом ПРД, а второй выход с входом N-канального ПРМ. The closest in technical essence is a radar containing a coherent PRD, the output of which is connected to the input of the transmitting antenna, the M-element receiving AR, the M-outputs of which are connected to the M-inputs of the beam-forming circuit (DOS), the N-outputs of which are connected to the N-inputs N-channel receiving device (PFP), the N-outputs of which are connected to the N-inputs of the N-channel analog-to-digital converter (ADC), the N-outputs of which are connected to the N-inputs of the unit for calculating the ground speed, synchronization device (US), the first whose output is connected with the input of the PRD, and the second output with the input of the N-channel PRM.
Недостатком такого устройства является то, что оно не позволяет измерять путевую скорость. The disadvantage of this device is that it does not allow to measure ground speed.
Целью предложенного устройства является расширение функциональных возможностей бортовой обзорной РЛС, а именно измерение путевой скорости носителя РЛС. The purpose of the proposed device is to expand the functionality of the onboard surveillance radar, namely the measurement of the ground speed of the radar carrier.
Это достигается тем, что в известное устройство вводятся N блоков формирования разностных сигналов (ФРС), второе N-канальное ПРМ, второй N-канальный АЦП, N блоков углоскоростной селекции (УСС). This is achieved by the fact that N blocks of the formation of differential signals (FRS), a second N-channel PFP, a second N-channel ADC, N blocks of angular velocity selection (CSS) are introduced into the known device.
Сущность изобретения заключается в определении путевой скорости носителя РЛС фазовым методом, при этом получая информацию об изменении фазы отраженного от земной поверхности сигнала с блоком УСС обзорного бортового радиолокатора. The essence of the invention is to determine the directional speed of the radar carrier by the phase method, while receiving information about the phase change of the signal reflected from the earth's surface with the CSS unit of the on-board radar.
Известен принцип измерения скорости по изменению фазы отраженного сигнала за известный интервал времени. Кроме того, известно что подстилающую поверхность можно рассматривать как набор зеркальных точек и отражение от них можно рассматривать как отражение от неподвижного объекта. За малый период повторения излучаемых сигналов, при реальных скоростях летательного аппарата (ЛА) и при длине волны излучения, составляющем единицы метров (например), перемещение ЛА относительно отражающего участка поверхности может быть меньше длины волны и разность фаз отраженных сигналов может измеряться однозначно. Это позволяет производить измерение скорости ЛА фазовым методом. При этом для измерения разности фаз используются блоки УСС, которые в свою очередь используют выходные сигналы с блоков ФРС и ДОС. The known principle of measuring speed by changing the phase of the reflected signal for a known time interval. In addition, it is known that the underlying surface can be considered as a set of mirror points and the reflection from them can be considered as reflection from a stationary object. For a small repetition period of the emitted signals, at real speeds of the aircraft (LA) and at a radiation wavelength of a few meters (for example), the movement of the aircraft relative to the reflecting surface can be less than the wavelength and the phase difference of the reflected signals can be measured unambiguously. This allows you to measure the speed of the aircraft phase method. At the same time, USS blocks are used to measure the phase difference, which in turn use the output signals from the Fed and DOS blocks.
Известно, что формирование суммарных и разностных диаграмм направленности и использование УСС при обработке принимаемых сигналов позволяет обузить главный лепесток, подавить мешающие отражения, принимаемые боковыми лепестками, а следовательно, более точно измерять фазу принимаемых сигналов. Формирование суммарных и разностных сигналов может быть осуществлено путем сложения и вычитания сигналов, соответствующих отдельным лучам ДН. Блоки УСС формируют сигналы, соответствующие изменению фазы отраженных сигналов за период повторения, которые используются для расчета скорости ЛА в вычислительном устройстве. It is known that the formation of total and difference radiation patterns and the use of CSS for processing received signals makes it possible to narrow the main lobe, suppress the interfering reflections received by the side lobes, and, therefore, measure the phase of the received signals more accurately. The formation of the sum and difference signals can be carried out by adding and subtracting the signals corresponding to individual rays of the beam. CSS blocks generate signals corresponding to the phase change of the reflected signals during the repetition period, which are used to calculate the speed of the aircraft in the computing device.
На фиг. 1 показана блок-схема бортовой РЛС; на фиг.2 блок-схема блока ФРС; на фиг. 3 блок-схема блока УСС; на фиг.4 полученная на математической модели зависимость ошибки измерения скорости носителя РЛС от скорости его движения; на фиг.5 полученная на модели зависимость ошибки измерения скорости в зависимости от отношения мощности помех к мощности шума (при путевой скорости 140 м/с). In FIG. 1 shows a block diagram of an airborne radar; figure 2 is a block diagram of the Fed block; in FIG. 3 block diagram of the CSS unit; figure 4 obtained on a mathematical model, the dependence of the error of measuring the speed of the carrier of the radar from its speed; in Fig. 5, the dependence of the velocity measurement error obtained on the model depending on the ratio of the interference power to the noise power (at a ground speed of 140 m / s).
Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит когерентный передатчик 1, передающую антенну 2 (которой может быть АР), М-элементную приемную антенную решетку 3, диаграммообразующий блок 4, N блоков 5 формирования разностных сигналов, первый N-канальный приемник 6, N блоков УСС 7, второй N-канальный приемник 8, первый N-канальный АЦП 9, блок 10 вычисления путевой скорости, второй N-канальный АЦП 11, блок 12 синхронизации. The proposed device (Fig. 1) contains a
Блок ФРС 5 (фиг.2) состоит из M/2 фазоинверторов (ФИ) 12, M/2-входов которых являются первыми M/2-входами блока ФРС 5 и соединены с соответствующими N/2-выходами ДОС 4, при этом M/2 выходов ФИ 13 соединены с первыми M/2 входами СУМ 14, вторыми M/2 входами которого являются соответствующие вторые M/2-выходов ДОС 4, являющиеся одновременно вторыми M/2-входами блока ФРС 5, причем выход СУМ 14 является выходом блока ФРС 5. The fed block 5 (Fig. 2) consists of M / 2 phase inverters (FI) 12, the M / 2 inputs of which are the first M / 2 inputs of the fed block 5 and are connected to the corresponding N / 2 outputs of DOS 4, while M / 2
Блок УСС 7 (фиг.3) состоит из первой линии задержки (ЛЗ) 15, вход которой является вторым входом блока УСС 7 и соединен с первым входом СУМ 16, первого коррелятора (К) 17, первый вход которого соединен с выходом первой ЛЗ 15 и первым входом первого умножителя (У) 18, выход которого соединен с вторым входом СУМ 16, третий вход которого соединен с выходом второго У 19, первый вход которого является первым входом блока УСС 7 и соединен с первым входом второго КОР 20, выход которого соединен с вторым входом второго У 19. При этом второй вход второго КОР 20 является вторым выходом блока УСС 7 и соединен с вторым входом первого коррелятора 17 и первым входом третьего КОР 21, выход которого соединен с первым входом третьего У 22, второй вход которого соединен с вторым входом третьего К 21 и выходом второй ЛЗ 23, вход которой соединен с первым входом блока УСС 7. При этом выход третьего У 22 соединен с четвертым входом СУМ 16, причем выход первого К 17 соединен с вторым входом первого У 18 и является первым выходом блока УСС 7. The CSS unit 7 (Fig. 3) consists of a first delay line (LZ) 15, the input of which is the second input of the CSS unit 7 and connected to the first input of the
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Когерентный передатчик 1 формирует импульсные сигналы с периодом повторения Tп, которые с помощью передающей антенны 2 излучаются в сторону подстилающей поверхности, отраженные сигналы поступают на М-элементную приемную АР 3, с выходов которой сигналы поступают в блок 4, который может быть выполнен в виде матрицы Батлера и с помощью которого образуются сигналы, скорректированные по фазе и соответствующие N лучам ДН (суммарные сигналы).The proposed device operates as follows. The
Сигналы с промежуточных выходов блока 4 (с выходов до сумматоров) поступают в блоки 5, в которых формируются разностные сигналы, которые наряду с суммарными выходными сигналами блока 4 усиливаются, фильтруются и стробируются во втором приемнике и первом приемнике и поступают на соответствующие входы блоков УСС 7, в которых происходит подавление паразитных сигналов, принимаемых по боковым лепесткам, обужение главного лепестка и измерение разности фаз сигналов, отраженных от подстилающей поверхности и отстоящих друг от друга на временной интервал, равный Т. The signals from the intermediate outputs of block 4 (from the outputs to the adders) arrive at blocks 5, in which differential signals are generated, which, along with the total output signals of block 4, are amplified, filtered, and gated in the second receiver and the first receiver and fed to the corresponding inputs of the CSS units 7 in which suppression of spurious signals received along the side lobes, narrowing of the main lobe and measuring the phase difference of the signals reflected from the underlying surface and spaced from each other by time and interval equal to T.
ЛЗ 15 обеспечивает временную задержку, равную Т, вторая ЛЗ 23 2Тп. Сигналы, соответствующие разностям фаз, оцифровываются АЦП 9 и поступают в блок 10, где производится расчет путевой скорости ЛА в соответствии с формулой
v , где N количество лучей ДН приемной АР;
λ длина волны;
Тп период повторения зондирующих импульсных сигналов;
φi разность фаз, измеряемая в i-м блоке углоскоростной селекции;
γi угол между вектором скорости и направлением максимума i-го парциального луча диаграммы направленности приемной антенной решетки.
v where N is the number of beams of the receiving antenna AR;
λ wavelength;
T p the repetition period of the probe pulse signals;
φ i phase difference, measured in the i-th block of angular velocity selection;
γ i is the angle between the velocity vector and the direction of the maximum of the i-th partial beam of the radiation pattern of the receiving antenna array.
Со вторых выходов блоков УСС 7 сигналы с подавленными помеховыми составляющими оцифровываются в АЦП 11, поступают в ВУ 10 и используются для обнаружения целей и отслеживания их траекторий. УС 12 осуществляет синхронизацию ПРД 1 и второго ПРМ 6 и первого ПРМ 8. From the second outputs of the CSS units 7, signals with suppressed interference components are digitized in the ADC 11, fed to the
На ПЭВМ проведено моделирование РЛС и выполнены расчеты по оценке точности измерений путевой скорости. Результаты расчетов для случая работы РЛС в метровом диапазоне длин волн приведены на фиг.4 и 5. Корреляционные (наиболее точные) измерители путевой скорости, работающие в оптическом диапазоне длин волн, обеспечивают точность измерения 01,-0,3% а в радиодиапазоне единицы и десятки процентов. Таким образом, измерения путевой скорости в радиодиапазоне с помощью предлагаемого устройства проводятся с большей точностью, что является дополнительным преимуществом. On a PC, radar modeling was performed and calculations were performed to evaluate the accuracy of ground speed measurements. The calculation results for the case of radar operation in the meter wavelength range are shown in FIGS. 4 and 5. Correlation (most accurate) ground speed meters operating in the optical wavelength range provide a measurement accuracy of 01, -0.3% and in the radio range of unity and tens of percent. Thus, measurements of ground speed in the radio range using the proposed device are carried out with greater accuracy, which is an additional advantage.
Claims (1)
где N количество лучей диаграммы направленности M-элементной приемной антенной решетки;
λ длина волны;
Tп период повторения зондирующих импульсов сигналов;
vi разность фаз, измеряемая в i-м блоке углоскоростной селекции;
γi угол между вектором скорости и направлением максимума i-го парциального луча диаграммы направленности M-элементной приемной антенной решетки.Aircraft radar station, containing a coherent transmitter, the output of which is connected to the input of the transmitting antenna, an M-element receiving antenna array, M outputs of which are connected to M inputs of a beam-forming unit, a first N-channel receiver, a first N-channel analog-to-digital converter, a calculation unit ground speed, synchronization unit, characterized in that N differential signal generating units, a second N-channel receiver, N angular velocity selection units, a second N-channel analog-digital are introduced into it ohm converter, while the first N · M outputs of the beam-forming block are connected to N · M by the corresponding inputs of N differential signal generating blocks, the outputs of which are connected to N inputs of the second N-channel receiver, N outputs of which are connected to the first inputs of N angular selection blocks, the first N outputs of which are connected to N inputs of the first N-channel analog-to-digital converter, N outputs of which are connected to the first N inputs of the unit for calculating ground speed, while the second N outputs of the beamforming the eyes are connected to the N inputs of the first N channel receiver, the N outputs of which are connected to the second inputs of the angle-speed selection blocks, the second outputs of which are connected to the inputs of the second N channel analog-to-digital converter, the N outputs of which are connected to the second N inputs of the ground speed computing unit, the first output the synchronization unit is connected to the input of the transmitter, the second output to the (N + 1) -th inputs of the first and second N-channel receivers, while the value of V ground speed is calculated by the formula
where N is the number of beams of the radiation pattern of the M-element receiving antenna array;
λ wavelength;
T p the repetition period of the probe pulses of the signals;
v i phase difference, measured in the i-th block of angular velocity selection;
γ i is the angle between the velocity vector and the direction of the maximum of the i-th partial beam of the radiation pattern of the M-element receiving antenna array.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030481A RU2037845C1 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Airborne radar |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU93030481A RU2037845C1 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Airborne radar |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2037845C1 true RU2037845C1 (en) | 1995-06-19 |
RU93030481A RU93030481A (en) | 1995-11-10 |
Family
ID=20142967
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU93030481A RU2037845C1 (en) | 1993-05-31 | 1993-05-31 | Airborne radar |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2037845C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178719U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Автономные информационные системы" (ООО "КБ "АИС") | VISUAL RADAR WITH VIRTUAL PHASED ANTENNA ARRAY |
-
1993
- 1993-05-31 RU RU93030481A patent/RU2037845C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Основы загоризонтной радиолокации. Под ред. Колосова А.А. М.: Радио и связь, 1984, с.242. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178719U1 (en) * | 2017-07-20 | 2018-04-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Конструкторское бюро "Автономные информационные системы" (ООО "КБ "АИС") | VISUAL RADAR WITH VIRTUAL PHASED ANTENNA ARRAY |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Gottinger et al. | Coherent automotive radar networks: The next generation of radar-based imaging and mapping | |
Adams et al. | Ultra-wideband for navigation and communications | |
US11454702B2 (en) | Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device | |
JP4683918B2 (en) | Method and apparatus for filter center determination | |
US6232913B1 (en) | Method and system for measuring radar reflectivity and doppler shift by means of a pulse radar | |
US9829568B2 (en) | Radar using hermetic transforms | |
RU2682661C1 (en) | Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture | |
JPH04220582A (en) | Poly-static correlation radar | |
US10317521B2 (en) | Frequency diversity pulse pair determination for mitigation of radar range-doppler ambiguity | |
RU146508U1 (en) | SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS | |
RU2553272C1 (en) | Method of measuring range and radial velocity in radar station with probing composite pseudorandom chirp pulse | |
RU2643168C2 (en) | Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method | |
JP2005525558A (en) | Method and apparatus for minimum computational phase demodulation | |
JP2005525563A (en) | Method and apparatus for conversion of radar echo data | |
Pinto et al. | Interferometric Doppler velocity sonar for low bias long range estimation of speed over seabed | |
RU2271019C1 (en) | Method of compensation of signal phase incursions in onboard radar system and onboard radar system with synthesized aperture of antenna for flying vehicles | |
Berngardt et al. | ISTP SB RAS DECAMETER RADARS | |
JP3172739B2 (en) | VLBI radar search method | |
RU2037845C1 (en) | Airborne radar | |
RU2522502C1 (en) | Synthetic aperture radar signal simulator | |
RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
Lazarov et al. | Bistatic SAR Imaging with Satellite Phase Code Modulated Waveforms | |
RU2205423C2 (en) | Method and device to select moving ground targets in three- channel digital radar | |
Vavriv et al. | Cost-effective Ku-band airborne SAR with Doppler centroid estimation, autofocusing, and indication of moving targets | |
GB2104753A (en) | Radars |