RU2255354C2 - Device for selecting signals from moving targets - Google Patents
Device for selecting signals from moving targets Download PDFInfo
- Publication number
- RU2255354C2 RU2255354C2 SU4541562/09A SU4541562A RU2255354C2 RU 2255354 C2 RU2255354 C2 RU 2255354C2 SU 4541562/09 A SU4541562/09 A SU 4541562/09A SU 4541562 A SU4541562 A SU 4541562A RU 2255354 C2 RU2255354 C2 RU 2255354C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- signal
- input
- output
- memory
- Prior art date
Links
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 15
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике и может быть использовано для селекции (обнаружения) эхо-сигналов, отраженных движущимися воздушными объектами (ВО). Возможно использование изобретения в других областях техники, где производится селекция сигналов по фазе или частоте, например, в радиосвязи и в измерительной технике.The invention relates to radar technology and can be used for selection (detection) of echo signals reflected by moving air objects (IN). You can use the invention in other areas of technology where the selection of signals is carried out by phase or frequency, for example, in radio communications and in measuring equipment.
Селекция движущихся целей является одной из важнейших и сложнейших задач теории и техники радиолокации. Известные устройства селекции движущихся целей (СДЦ) выполняются в виде устройств череспериодной компенсации (ЧПК) и когерентного накопления-фильтровая система селекции движущихся целей (ФСДЦ) [1, 2].The selection of moving targets is one of the most important and complex tasks of the theory and technique of radar. Known devices for moving targets selection (SDC) are implemented in the form of inter-period compensation devices (CPC) and coherent accumulation-filter system for moving targets selection (FSDS) [1, 2].
В ФСДЦ производится оптимальная междупериодная фильтрация сигналов по частоте Допплера. В условиях априорной неопределенности этого параметра и в условиях действия интенсивных помех, создаваемых неподвижными объектами, реализация таких устройств приводит к сложному многоканальному устройству.The FSDC provides optimal inter-period filtering of signals by Doppler frequency. Under the conditions of a priori uncertainty of this parameter and under the conditions of intense interference caused by fixed objects, the implementation of such devices leads to a complex multichannel device.
Системы ЧПК являются более простыми. Однако им присущи недостатки, связанные с неоптимальностью междупериодной обработки, неравномерностью их частотной (скоростной) характеристики, наличием переходных процессов, во время которых еще не достигнуто предельное (высокое) подавление сигналов неподвижных объектов и снижением подавления сигналов неподвижных объектов при сканировании диаграммы направленности по азимуту.CPC systems are simpler. However, they have inherent disadvantages associated with the non-optimal inter-period processing, the unevenness of their frequency (speed) characteristics, the presence of transients, during which the maximum (high) suppression of the signals of stationary objects has not yet been achieved, and the reduction of the suppression of signals of stationary objects when scanning the radiation pattern in azimuth.
Системы ЧПК и ФСДЦ используются совместно, что улучшает устройство СДЦ в целом [4]. Однако указанные выше недостатки устройств ЧПК оказываются существенными и в этом случае.CPC and FSDC systems are used together, which improves the SDC device as a whole [4]. However, the above disadvantages of the CPC devices are significant in this case as well.
Методы устранения этих недостатков известны. Например, для стабилизации коэффициента подавления при вращении антенны следует применять дополнительные антенны со специальными диаграммами направленности [1, 3].Methods to address these shortcomings are known. For example, to stabilize the suppression coefficient during antenna rotation, additional antennas with special radiation patterns should be used [1, 3].
Для улучшения равномерности скоростных характеристик в ЧПК используют обратные связи [2].To improve the uniformity of the speed characteristics in the CNC, feedbacks are used [2].
Однако все эти устройства или достаточно сложны, как например [1, 3], или связаны с компромиссом, поскольку улучшение скоростной характеристики происходит за счет увеличения длительности переходных процессов [2].However, all these devices are either rather complicated, such as [1, 3], or are associated with a compromise, since the improvement of the speed characteristics occurs due to an increase in the duration of transients [2].
Наиболее близким к заявляемому является устройство, принятое за прототип. Оно содержит когерентный гетеродин, фазовый детектор, аналого-цифровой преобразователь, запоминающие устройства, сумматор, умножители, интегратор, сдвиговый регистр, вычитающее и суммирующее устройство. Работа устройства происходит следующим образом: в фазовом детекторе, на который, кроме сигнала, подается когерентное опорное колебание, сигнал детектируется и затем с помощью аналого-цифрового преобразователя переводится в цифровой код. Далее этот сигнал задерживается в двух последовательных запоминающих устройствах и поступает на вычитающее устройство. При этом на вычитающее устройство поступает сигнал не только после двукратной задержки, но и после однократной и корреляции его с выходным сигналом устройства в умножителе и интеграторе и незадержанным - во втором умножителе.Closest to the claimed is a device taken as a prototype. It contains a coherent local oscillator, a phase detector, an analog-to-digital converter, storage devices, an adder, multipliers, an integrator, a shift register, a subtractor, and an adder. The device operates as follows: in a phase detector, to which, in addition to the signal, a coherent reference oscillation is applied, the signal is detected and then converted into a digital code using an analog-to-digital converter. Further, this signal is delayed in two sequential memory devices and fed to a subtractor. At the same time, a signal is received to the subtractor not only after a twofold delay, but also after a one-time delay and its correlation with the output signal of the device in the multiplier and integrator and undetected in the second multiplier.
Выход вычитающего устройства является выходом всего устройства СДЦ. Цепи, содержащие умножители, интегратор и сдвиговый регистр, образуют обратную связь. С помощью этой цепи автоматически устанавливается оптимальное соотношение эхо-сигналов (незадержанного, задержанного и дважды задержанного) и в результате этого достигается компенсация и выделение сигналов движущихся ВО. Прототипу присущи те недостатки, о которых указывалось выше, т.е. скоростная характеристика неравномерна, имеется переходный процесс, когда подавление сигналов неподвижных объектов еще не наступило, и др.The output of the subtracting device is the output of the entire SDS device. Circuits containing multipliers, an integrator, and a shift register form feedback. Using this circuit, the optimal ratio of the echo signals (uncontrolled, delayed and twice delayed) is automatically established and as a result of this, compensation and separation of signals of moving VOs are achieved. The prototype is characterized by the disadvantages mentioned above, i.e. the speed characteristic is uneven, there is a transition process when the suppression of the signals of stationary objects has not yet occurred, etc.
Цель изобретения заключается в улучшении компенсации сигналов неподвижных объектов и повышения вероятности обнаружения сигналов движущихся целей.The purpose of the invention is to improve the compensation of signals of stationary objects and increase the likelihood of detection of signals of moving targets.
Поставленная цель достигается тем, что в устройство, принятое за прототип и содержащее когерентный гетеродин, соединенный с фазовым детектором, подключенным к аналого-цифровому преобразователю, согласно изобретению введены два последовательно включенных запоминающих устройства и вычитающее устройство, ко второму входу которого подключено интерполирующее устройство, соединенное с выходом первого запоминающего устройства и источником опорных функций в виде постоянного запоминающего устройства.This goal is achieved by the fact that in the device adopted for the prototype and containing a coherent local oscillator connected to a phase detector connected to an analog-to-digital converter, according to the invention, two sequentially connected memory devices and a subtracting device are introduced, to the second input of which an interpolating device connected with the output of the first storage device and a source of support functions in the form of read-only memory.
Применение вычитающего и задерживающих устройств в системах ЧПВ известно [1, 2, 5]. В них при вычитании используются незадержанный и задержанный сигналы. В заявленном устройстве для вычитания используется не задержанный на период (или несколько) повторения сигнал, а сигнал, синтезированный из незадержанного сигнала, на основе обращения к специальному спектру его (незадержанного сигнала). При этом определение спектра производится только в области нулевых частот и, вследствие этого, образующийся из спектра сигнал содержит только сигналы неподвижных объектов. В вычитающем устройстве они компенсируются, а сигналы движущихся ВО сохраняются. Таким образом цепь формирования задержанного сигнала в заявленном устройстве имеет принципиальные отличия от известных устройств и это является первой особенностью заявленного устройства.The use of subtracting and delaying devices in PCV systems is known [1, 2, 5]. When subtracting, they use unrestrained and delayed signals. In the claimed device for subtraction, a signal is used which is not delayed for a period of (or several) repetitions, but rather a signal synthesized from an undetected signal based on a reference to a special spectrum of it (unreserved signal). In this case, the spectrum is determined only in the region of zero frequencies and, as a result, the signal generated from the spectrum contains only signals from stationary objects. In the subtractor, they are compensated, and the signals of moving VOs are saved. Thus, the delayed signal generation circuit in the claimed device has fundamental differences from the known devices and this is the first feature of the claimed device.
Вторая особенность заявленного устройства по сравнению с известными связана с наличием второго запоминающего устройства в цепи исходного сигнала. Необходимость включения его определена особенностью цепей формирования задержанного сигнала. Действительно, формирование этого сигнала происходит на основе определения их спектров. Известно, что эта операция связана с интегрированием и вообще выполняется для сигнала в целом, т.е. всего сигнала (всей пачки). Поэтому сформированный на основе спектра сигнал оказывается задержанным по отношению к исходному (порождающему) сигналу. Второе запоминающее устройство осуществляет задержку исходного сигнала, совмещает во времени сигналы на входах вычитающего устройства и тем самым обеспечивает возможность селекции сигналов от движущихся ВО.The second feature of the claimed device in comparison with the known is associated with the presence of a second storage device in the source signal circuit. The need to turn it on is determined by the peculiarity of the delayed signal generation circuits. Indeed, the formation of this signal occurs on the basis of the determination of their spectra. It is known that this operation is related to integration and is generally performed for the signal as a whole, i.e. the entire signal (the entire packet). Therefore, the signal formed on the basis of the spectrum is delayed with respect to the initial (generating) signal. The second storage device delays the original signal, combines in time the signals at the inputs of the subtractor, and thereby enables the selection of signals from moving VOs.
Именно эти главные особенности заявленного устройства позволяют достичь поставленную цель и, как показывает сопоставительный анализ, отсутствуют в известных устройствах.It is these main features of the claimed device that allow us to achieve the goal and, as the comparative analysis shows, are absent in the known devices.
Это позволяет сделать вывод о том, что заявленное устройство соответствует критерию "новизны" и "существенного отличия".This allows us to conclude that the claimed device meets the criteria of "novelty" and "significant differences".
Сущность изобретения поясняется графическим материалом. На фиг.1, 2, 3, 7 изображены соответственно структурные схемы прототипа, заявленного и интерполирующего устройства. На них использованы следующие обозначения: 1 - когерентный гетеродин, 2 - фазовый детектор, 3 - аналого-цифровой преобразователь, 4 - запоминающее устройство, 5 - вычитающее устройство, 6 - интерполирующее устройство, 7 - постоянное запоминающее устройство, 8 - умножитель, 9 - интегратор, 10 - сдвиговый регистр, 12 - фазовращатель на π /2, 11 - сумматор, 13 - вход импульсов квантования, 14 - адресные входы, 15 - вход сигнала управления запись-считывания, 16 - вход импульса обнуления, 17 - вход импульса переноса.The invention is illustrated graphic material. Figure 1, 2, 3, 7 depict, respectively, structural diagrams of the prototype, the claimed and interpolating device. The following notation was used on them: 1 - coherent local oscillator, 2 - phase detector, 3 - analog-to-digital converter, 4 - storage device, 5 - subtracting device, 6 - interpolating device, 7 - read-only memory device, 8 - multiplier, 9 - integrator, 10 - shift register, 12 - phase shifter by π / 2, 11 - adder, 13 - quantization pulse input, 14 - address inputs, 15 - write-read control signal input, 16 - reset pulse input, 17 - transfer pulse input .
На фиг.4, 5, 6, 8 изображены эпюры сигналов, поясняющие работу устройства. При этом использованы следующие обозначения: t - текущее время; ТГ - период повторения сигналов; S1 - эхо-сигналы; β - азимут; D - дальность; Dmax - максимальная дальность; 1, 2,... М - эхо-сигналы M - импульсной пачки; Δ β - ширина диаграммы направленности; β 1, β 2 - азимутальные координаты конца и начала М - импульсной пачки; P0, Р1, Р2, Р - базисные функции; Sв - восстановленный сигнал; S11 - задержанный сигнал; S1Δ - сигнал после компенсации; С0, С1, С2 - спектральные коэффициенты для базисных функций P0, P1, P2 соответственно; С0P0, C1P1, C2P2 - составляющие восстановленного сигнала; ω D - частота Доплера; K1 -коэффициент передачи сигналов; Rg - регистр сдвига; u1, u2 - импульсы управления сдвиговыми регистрами; S1i - эхо-сигнал с iго элемента дальности; S2i - задержанный на ТГ эхо-сигнал с iго элемента дальности; Sij - эхо-сигнал с jго элемента дальности; Δ t1 - интервал считывания сигналов на интерполирующее устройство (Δ t1≤ Tи/M). Ти - длительность сигнала.Figure 4, 5, 6, 8 depicts a plot of signals explaining the operation of the device. The following notation was used: t - current time; T G - signal repetition period; S 1 - echo signals; β is the azimuth; D is the range; D max - maximum range; 1, 2, ... M - echo signals of M - pulse burst; Δ β is the width of the radiation pattern; β 1 , β 2 - azimuthal coordinates of the end and beginning of M - impulse pack; P 0 , P 1 , P 2 , P - basis functions; S in - restored signal; S 11 - delayed signal; S 1Δ is the signal after compensation; C 0 , C 1 , C 2 are the spectral coefficients for the basis functions P 0 , P 1 , P 2, respectively; C 0 P 0 , C 1 P 1 , C 2 P 2 - components of the restored signal; ω D is the Doppler frequency; K 1 is the transmission coefficient of the signals; R g - shift register; u 1 , u 2 - pulses control shift registers; S 1i is the echo signal from the i- th element of the range; S 2i - delayed by T D echo signal from the i th element of the range; S ij - echo signal j th element range; Δ t 1 - the interval of reading signals to the interpolating device (Δ t 1 ≤ T and / M). T and - the duration of the signal.
Как следует из фиг.2, заявленное устройство содержит последовательно соединенные когерентный гетеродин 1, фазовый детектор 2, аналого-цифровой преобразователь 3, первое и второе запоминающие устройства 4 и вычитающее устройство 5. Интерполирующее устройство 8 первым входом подключено к выходу постоянного запоминающего устройства 4, другими m входами подключено к выходам постоянного запоминающего устройства 7, а по выходу интерполирующее устройство 6 подключено ко второму входу вычитающего устройства 5. Выход когерентного гетеродина 1 подключен ко второму входу фазового детектора 2, первый вход которого соединен с выходом приемника РЛС. Кроме этого на запоминающие устройства 4 подаются сигналы управления записью-считыванием и, как и на постоянное запоминающее устройство 7, адресные сигналы. Кроме этого сигналы управления подаются на аналого-цифровой преобразователь 3 и интерполирующее устройство 6.As follows from figure 2, the claimed device contains a serially connected coherent
Устройство работает следующим образом: на первый вход фазового детектора 2 из приемника РЛС поступает сигнал на частоте когерентного гетеродина 1. На второй вход фазового детектора 2 подается опорное колебание с когерентного гетеродина 1. С выхода фазового детектора 2 видеосигналы поступают на аналого-цифровой преобразователь 3, где дискретизируются по времени и преобразуются в цифровую форму. Моменты дискретизации аналогового видеосигнала определяются управляющими сигналами на входе 13. Эти сигналы периодические и период следования их выбирается в соответствии с теоремой Котельникова [5]. Далее эхо-сигналы в цифровом коде поступают в первое запоминающее устройство 4 (ЗУ). Сигналы управления адресом, 14 обеспечивают запись сигналов всех N элементов дальности в каждом периоде повторения M-импульсной пачки и считывание этих сигналов. Для этого используются еще сигналы управления запись-считывания, которые определяют состояние ЗУ в каждый текущий момент времени. В процессе записи и считывания сигналов в ЗУ происходит обычное в технике оптимального приема совмещение во времени различных выборок принимаемого сигнала [5]. Для наглядности можно говорить о способе заполнения ЗУ при записи и очищения его при считывании. Заполнение ЗУ производится сначала по всем дальностям в одном периоде повторения, затем в следующем периоде повторения и т.д. Таким образом производится быстрое заполнение ЗУ по элементам дальности и медленное по элементам азимута.The device operates as follows: the signal at the frequency of the coherent
Считывание сигналов производится с разных элементов азимута и одного элемента дальности. Затем производится переход к следующему элементу дальности и т.д. В результате производится быстрое считывание по элементам азимута и медленное по элементам дальности. Таким образом, сигнал считывания содержит М выборок оцифрованного сигнала с одного элемента дальности, подученных в М смежных периодах повторения. Этот сигнал подается на интерполирующее устройство 6. В этом устройстве производится разложение сигналов в спектр по нескольким (m=2÷ 7) низкочастотным базисным функциям и восстановление по этому спектру низкочастотных составляющих исходного сигнала. Для этого на интерполирующее устройство 6 подаются сигналы m базисных функций, которые предварительно выбраны и хранятся в цифровой форме в постоянном запоминающем устройстве 7 (ПЗУ). Порядок считывания сигналов из ПЗУ определяется импульсами управления адресом 14 и является синхронным процессу считывания сигналов из первого ЗУ 4.Signals are read from different azimuth elements and one range element. Then the transition to the next element of the range, etc. As a result, fast reading is performed on azimuth elements and slow on range elements. Thus, the read signal contains M samples of the digitized signal from one element of range learned in M adjacent repetition periods. This signal is supplied to the
При образовании в интерполяторе 6 низкочастотной компоненты сходного сигнала неизбежны затраты времени. Поэтому сигнал этот запаздывает по отношению к входному сигналу и перед вычитанием необходимо устранить неодновременность сигналов. Для этого входной эхо-сигнал из первого ЗУ 4 подается на второе ЗУ 4, в котором производится задержка его. Далее одновременные задержанный входной сигнал из второго ЗУ 4 и преобразованный сигнал из интерполятора 6 подаются на вычитающее устройство 5.When a low-frequency component of a similar signal is formed in the
Поскольку в интерполирующем устройстве 6 используются несколько (2÷ 7) низкочастотных базисных функций, то преобразованный в нем сигнал повторяет лишь низкочастотную составляющую входного сигнала. Известно, что такие составляющие образуются отражениями от неподвижных предметов [1, 2]. Сигналы движущихся целей за счет эффекта Доплера имеют отличные от нуля несущие частоты и поэтому практически не создают вклад в спектр по используемым в интерполяторе базисным функциям. В результате этого сигналы движущихся целей не содержатся в сигнале интерполятора, являющемся преобразованным от спектрального сигнала.Since the
Таким образом, в вычитающем устройстве 5 происходит компенсация только сигналов неподвижных объектов, а сигналы движущихся целей поступают на выход устройства. Следовательно устройство действительно селектирует сигналы движущихся целей.Thus, in the
Важные особенности заявленного устройства связаны с использованием восстановленного на основе спектра сигнала неподвижного объекта. Поэтому следует подробнее рассмотреть (структуру и работу интерполирующего устройства 6, в котором производится восстановление сигналов. Интерполирующее устройство 6 состоит из m (2÷ 7) параллельных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных умножителя 8, интегратора 9, сдвигового регистра 10 и второго умножителя 8. Выходы m вторых умножителей 8 соединены со входами сумматора 11, выход которого является выходом интерполирующего устройства 6. Входы m первых умножителей 8, на которые подается сигнал, соединены между собой, а на вторые m входов этих умножителей подаются m сигналов базисных функций от ПЗУ 7. Вторые входы умножителей 8 в каждом из параллельных каналов соединены между собой. На интегратор 9 и сдвиговый регистр 10 подаются соответственно импульсы для обнуления 16 и переноса сигналов 17.Important features of the claimed device are associated with the use of a fixed object reconstructed based on the spectrum of the signal. Therefore, it should be considered in more detail (the structure and operation of the
Интерполирующее устройство 6 работает следующим образом: на вход его, т.е. на все m входов первых умножителей 8, поступает сигнал с первого ЗУ 4. Как указывалось ранее, это сигнал от ВО с одной дальности и состоит из М оцифрованных импульсов, следующих непрерывно один за другим. Одновременно на вторые входы m умножителей 8 поступают тоже оцифрованные сигналы m базисных функций. Результат перемножения в каждом канале поступает на интегратор 9, где производится суммирование всех М отсчетов. Для исключения ошибок, связанных с результатом предшествующего интегрирования, используется сигнал 16 для установки интегратора 9 в начальное состояние с нулевым значением выходного сигнала. Результат накопления с выхода интегратора переносится в сдвиговый регистр 10 с помощью импульса переноса 17, где запоминается до прихода следующего импульса 17. Таким образом последовательность импульсов 16 и 17 должна быть определенной. В конце цикла накопления, после действия последнего M-го импульса действует импульс переноса 17 и затеи импульс сброса 16. Сигналы, полученные в интеграторах 9 и хранящиеся в регистрах. 10 являются m отсчетами спектра сигнала ВО с одного элемента дальности. Далее эти сигналы во вторых умножителях 8 снова умножаются на базисные функции и суммируются в сумматоре 11. В результате этого образуется временной сигнал, соответствующий спектру из m отсчетов. Ранее указывалось, что при малом m (2÷ 7) и выборе оптимальных базисных функций полученный сигнал с высокой точностью соответствует низкочастотным сигналам от неподвижных объектов.The interpolating
Приводимые в материалах заявки эпюры сигналов поясняют работу заявленного устройства. На фиг.4 изображены эпюры эхо-сигналов. Фиг.4а соответствует приему сигналов S1 от ВО на некоторой дальности D1. Эхо-сигналы следуют с периодом повторения ТГ. С помощью ЗУ 4 эти сигналы запоминаются. В процессе запоминания и считывания сигналы совмещаются во времени. Для процессов в ЗУ удобно поэтому представить эхо-сигналы в координатах дальность-азимут, как это сделано на фиг.4б. Здесь Dmax=cTГ/2 - максимальная при данном ТГ однозначно определяемая дальность до ВО. Сигналы от одного ВО (S1) на этой эпюре разделены временным интервалом (ТГ). Азимутальная координата этих сигналов практически одинакова, и различие ее определяется лишь шириной диаграммы направленности (Δ β ). Сигналы, подлежащие запоминанию в первом ЗУ 4, поступают последовательно во времени. Как видно из фиг.4а, сигналы от одного ВО (S1) поступают через интервал времени TГ. При считывании ситуация иная, поскольку считываются сигналы с одинаковых дальностей последовательно. Таким образом, сначала считываются М сигналов с первого элемента дальности, затем со второго и так далее через элемент дальности D1 до последнего. При этом азимутальное направление этих эхо-сигналов одинаково и равно для примера, приведенного на фиг.4б. Затем в таком же порядке происходит считывание эхо-сигналов со следующего азимутального направления и т.д. Следовательно на интерполирующее устройство поступает как бы сжатая во времени пачка эхо-сигналов.The signal diagrams given in the application materials explain the operation of the claimed device. Figure 4 shows the plot of the echo signals. Figa corresponds to the reception of signals S 1 from VO at a certain distance D 1 . Echoes follow with a repetition period of T G. Using memory 4, these signals are stored. In the process of storing and reading signals are combined in time. For processes in the memory, it is therefore convenient to present the echo signals in the range-azimuth coordinates, as is done in Fig. 4b. Here D max = cT G / 2 is the maximum for a given T G uniquely determined range to VO. The signals from one VO (S 1 ) on this plot are separated by a time interval (T G ). The azimuthal coordinate of these signals is almost the same, and its difference is determined only by the width of the radiation pattern (Δ β). The signals to be stored in the
На фиг.5в изображены эпюры сигналов в основных точках заявленного устройства. S1 - входной сигнал после первого ЗУ 4. Изображены три различные ситуации. Два первых сигнала соответствуют сигналу неподвижного объекта, различным образом ориентированного относительно интервала обработки. Последний случай соответствует приему сигнала от неподвижного и движущегося объектов. Это выражается в модуляции огибающей из-за суперпозиции сигналов. Все сигналы содержат М оцифрованных выборок. На эпюре дискретность не изображена. Базисные функции Р создаются в ПЗУ 7, синхронны с сигналами S1 и содержат тоже М дискретов. На эпюре изображены две базисные функции нулевого и первого порядков. Далее изображен сигнал на выходе интерполятора 6, восстановленный по спектру Sв. Видим, что этот сигнал задержан на длительность пачечного сигнала S1. Как указывалось ранее, это связано с процессом интегрирования в интерполяторе 6. Сигнал S11 повторяет по форме сигнал S1, создается вторым ЗУ 4 и поступает на вход вычитающего устройства 5. На последней эпюре изображен результат компенсации сигналов S11 и Sв в вычитающем устройстве 5. Видим, что сигналы неподвижных объектов компенсируются, поскольку форма сигналов S11, и Sв в этом случае совпадает. Сигналы движущихся ВО имеют "высокочастотные" спектры и не могут быть восстановлены на основе базисных функций P0 и P1. Поэтому они не компенсируются. Это и отражает эпюра для третьего сигнала. В результате устройство обладает определенной скоростной характеристикой с узкой областью режекции около нулевых частот Доплера. Такая характеристика изображена на фиг.5а.On figv shows the plot of the signals at the main points of the claimed device. S 1 is the input signal after the
В качестве базисных функций можно использовать полиномы Лежандра, Чебышева и их модификации [6]. При обработке дискретизированных сигналов более удобными могут оказаться так называемые многочленыLegendre and Chebyshev polynomials and their modifications [6] can be used as basis functions. When processing discretized signals, the so-called polynomials may be more convenient.
Чебышева. Некоторые из них приведены ниже [7]:Chebyshev. Some of them are given below [7]:
P0=1P 0 = 1
P1=1-2μ /M-1=1-6μ /M-1+6[μ /M-1]· [μ -1/M-2]P 1 = 1-2μ / M-1 = 1-6μ / M-1 + 6 [μ / M-1] · [μ -1 / M-2]
Здесь М - количество импульсов в пачке.Here M is the number of pulses in the packet.
Эти последовательности являются гладкими и, следовательно, достаточно низкочастотными функциями. Увеличивая число базисных функций, можно точнее передавать форму огибающей эхо-сигналов и тем самым улучшать степень компенсации сигналов неподвижных объектов в условиях сканирования антенны по азимуту, а значит, и селекцию движущихся ВО.These sequences are smooth and, therefore, sufficiently low-frequency functions. By increasing the number of basic functions, it is possible to more accurately transmit the shape of the envelope of the echo signals and thereby improve the degree of compensation of the signals of stationary objects in the conditions of scanning the antenna in azimuth, and hence the selection of moving HEs.
На фиг.6 изображены эпюры, поясняющие работу интерполирующего устройства 6. S1 - входной сигнал, содержащий М оцифрованных отсчетов. P0, P1, P2 - базисные функции, включая квадратичные компоненты. C0, С1, С2 - спектральные коэффициенты, соответствующие базису P0÷ P2. Видно, что за время сигнала происходит процесс установления этих коэффициентов. Это объясняется наличием интегратора 9 в составе интерполятора 6. Необходимое для образования сигнала Sв значение спектральных коэффициентов соответствует моменту окончания сигнала S1. На эпюре показаны именно такие ситуации для составляющих восстановленного сигнала (С0P0, C1P1, С2P2). Видим, что форма этого сигнала повторяет базисные функции, а величина определяется конечным значением сигналов С0, С1 и С2. Например, для симметричного сигнала S1 (второй сигнал на первой эпюре) составляющая восстановленного сигнала для базисной функции С1 равна нулю. Это отражает эпюра С1, где видно, что результат интегрирования есть ноль, как и составляющая C1P1.Figure 6 shows diagrams explaining the operation of the
После суммирования составляющих СР образуется восстановленный сигнал Sв. Видим, что он повторяет форму входного сигнала. Отличие его от последнего заключается лишь в задержке на длительность сигнала.After summing the components of the SR, a restored signal S c is formed . We see that it repeats the shape of the input signal. It differs from the latter only in a delay in the signal duration.
Реализация заявленного устройства не должна вызывать сомнений, т.к. в составе его использованы обычные для устройств СДЦ элементы. К ним относятся фазовые детекторы и когерентные гетеродины [1, стр.190, 197, 206]. Остальные элементы являются основными среди используемых в цифровой технике. Они универсальны, разработаны и удовлетворяют единым требованиям ГОСТа. К таким элементам относятся устройства задержки (матричные или на регистрах сдвига), сумматоры и вычитающие устройства, умножители и постоянные запоминающие устройства [8, стр.489 - сумматоры, стр.490 - регистры сдвига, стр. 494-ЗУ и т.д., [9].The implementation of the claimed device should not be in doubt, because As part of it, elements common to SDS devices were used. These include phase detectors and coherent local oscillators [1, p. 190, 197, 206]. The remaining elements are the main ones used in digital technology. They are universal, designed and meet the uniform requirements of GOST. Such elements include delay devices (matrix or on shift registers), adders and subtractors, multipliers and read-only memory devices [8, p. 489 - adders, p. 490 - shift registers, p. 494-memory, etc. , [9].
Относительно применения заявленного устройства следует заметить, что оно одноквадратурное. В связи с этим использование его в системах СДЦ с двумя квадратурами должно проводиться известным образом, т.е. система СДЦ должна включаться в каждой квадратуре [5, с.255]. На фиг.7 изображена схема включения устройства селекции при двухквадратурной обработке. Видим, что в устройстве имеется еще одна аналогичная система селекции движущихся целей. Особенность и отличие ее состоит в том, что в ней когерентное колебание на фазовом детекторе 2 вдвинуто на π /2. Это обеспечивается включением в цепи опорного колебания фазовращателя 12. Элементы, обведенные пунктиром на этой схеме, включают устройства 4, 4, 7, 6 и опущены для упрощения.Regarding the use of the claimed device, it should be noted that it is single-quadrature. In this regard, its use in SDC systems with two quadratures should be carried out in a known manner, i.e. SDS system should be included in each quadrature [5, p.255]. In Fig.7 shows a diagram of the inclusion of the selection device during the quadrature processing. We see that the device has another similar system for selecting moving targets. Its peculiarity and difference is that in it the coherent oscillation at the
Представляется необходимым остановиться еще на работе первого ЗУ 4. Ранее указывалось, что реализация его возможна на основе матричных ЗУ или сдвиговых регистрах. Поясним для примера случай применения сдвиговых регистров. На фиг.8а изображена схема такого ЗУ. Оно содержит М-1 последовательно соединенные регистры сдвига Rg1. К выходу первого и всех последующих регистров Rg1 подключены регистры Rg2. Регистры Rg1 и Rg2 управляются периодическими импульсами U1 и U2 кратных частот. При этом для управления Rg2 используются импульсы более высокой частоты повторения. Количество сдвигов в регистре Rg1 определяется, числом элементов дальности и может достигать тысячи (нескольких тысяч) единиц. Для этой цели можно, например, использовать микросхему 505РУ6. В регистрах Rg2 число сдвигов невелико и определено количеством импульсов в пачке (М). Для этой цели можно использовать, например, микросхему 153ИР31. Выходной сигнал снимается с регистров Rg2. При этом номер отвода для выходного сигнала монотонно увеличивается с постоянным шагом - 1, 2, 3 дли 2, 4, 6... и т.д. Работа такого ЗУ по сути своей близка работе аналоговой линии задержки. Поэтому в нем возникает ситуация, когда на всех выходах Rg1 появляется эхо-сигнал от одного ВО. На фиг.8 изображена ситуация, когда после Rg1 в некоторый момент времени наблюдается сигнал ВО с iго элемента дальности (S1i, S2i,... SMi). В другой момент времени может наблюдаться сигнал ВО с j-го элемента дальности. Эти сигналы воспринимаются регистрами Rg2 и задерживается ими. В результате этого сигналы на выходе ЗУ появляются последовательно во времени. Сначала - сигнал со входа Rg1, затем -с выхода первого Rg2, выхода второго Rg2 и т.д. и последний М сигнал - с выхода (M-1)-го Rg2. Временной интервал Δ t1, с которым следуют эти сигналы определяется периодом следования импульсов и дискретом задержки в регистрах Rg2. Следует отметить, что интервал Δ t1 определяет частоту адресных сигналов 14, введенных ранее при описании заявленного устройства. Таким образом, используете в заявленном устройстве импульсы управления являются синхронными и отличаются лишь периодом следования. Методы формирования таких импульсов хорошо известны и широко применяются в радиолокации и в телевизионной технике, например [10].It seems necessary to dwell on the work of the
Таким образом, применение известных элементов унифицированной элементной базы обеспечивает реализацию всех узлов, используемых в заявленном устройстве, а следовательно, и реализацию заявленного устройства в целом.Thus, the use of known elements of a unified elemental base ensures the implementation of all nodes used in the claimed device, and therefore, the implementation of the claimed device as a whole.
Применение заявленного устройства связано с определенными преимуществами. Так в отличие от известных устройств СДЦ и в особенности устройств СДЦ с обратными связями, применение заявленного устройства не связано с ограничениями и компромиссами из-за наличия переходных процессов. В результате этого улучшение равномерности частотной (скоростной) характеристики, а значит и вероятности обнаружения сигналов не приводит в заявленном устройстве к потерям отношения сигнал/шум. Более того, применение заявленного устройства позволяет увеличить отношение сигнал/шум, что для условий, указанных в [4], составит 2 дБ.The use of the claimed device is associated with certain advantages. So, in contrast to the known SDC devices, and in particular, SDC devices with feedback, the use of the claimed device is not associated with limitations and compromises due to the presence of transients. As a result of this, an improvement in the uniformity of the frequency (speed) characteristic, and hence the probability of detecting signals, does not lead to loss of signal-to-noise ratio in the claimed device. Moreover, the use of the claimed device allows to increase the signal-to-noise ratio, which for the conditions specified in [4], will be 2 dB.
При применении заявленного устройства появляется возможность снижения влияния азимутального сканирования диаграммы направленности на эффективность СДЦ. Применение большего числа базисных функций в интерполирующем фильтре позволит более точно воспроизводить в нем сигналы, огибающая которых меняется при сканировании антенны по азимуту. С увеличением точности воспроизведения возрастаем степень компенсации сигналов неподвижных объектов, а значит и эффективность СДЦ в части обнаружения сигналов на фоне помех, т.е. подпомеховая видимость. Оценки [1] показывают, что устранение влияния изменения огибающей сигнала при сканировании антенны на снижение компенсации в СДЦ, а именно это и достигается в заявленном устройстве, позволяет повысить компенсацию сигналов неподвижных объектов на 17÷ 36 дБ.When using the inventive device, it becomes possible to reduce the influence of azimuthal scanning of the radiation pattern on the efficiency of the SDS. The use of a larger number of basic functions in the interpolating filter will allow more accurately reproducing signals in it, the envelope of which changes when the antenna is scanned in azimuth. With an increase in the accuracy of reproduction, the degree of compensation of the signals of stationary objects increases, and hence the effectiveness of the SDS in terms of detecting signals against interference, sub-visibility. Estimates [1] show that the elimination of the influence of changes in the envelope of the signal when scanning the antenna on the reduction of compensation in the CDS, and this is what is achieved in the claimed device, allows to increase the compensation of signals of stationary objects by 17 ÷ 36 dB.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. П.А.Бакулев "Радиолокация движущихся целей", Москва, Сов. Радио, 1964.1. P.A. Bakulev "Radar of moving targets", Moscow, Sov. Radio, 1964.
2. Справочник по радиолокации, п/ред. М.Сколника, т.3, Москва, Сов. Радио, 1979.2. Guide to radar, p / ed. M. Skolnik, vol. 3, Moscow, Sov. Radio, 1979.
3. Гризетти Р., Санта М., Киркпатрик Ж. "Влияние флюктуации и обзора пространства на подавление отражений от местных предметов в радиолокаторах с индикаторами движущихся целей", Вопросы радиолокационной техники, №3, 1956.3. Grisetti R., Santa M., Kirkpatrick J. "Influence of fluctuations and the review of space on the suppression of reflections from local objects in radars with indicators of moving targets", Questions of radar technology, No. 3, 1956.
4. Экспресс-информация "Радиолокация, телевидение, радиосвязь", №26, июль 1977, ВИНИТИ, 5028 PTP.4. Express information "Radar, television, radio communications", No. 26, July 1977, VINITI, 5028 PTP.
5. Л.А.Вайнштейн, В.Д.Зубаков "Выделение сигналов на фоне случайных помех, Москва, Сов. Радио, 1960.5. L.A. Vainshtein, V.D. Zubakov "Isolation of signals against the background of random interference, Moscow, Sov. Radio, 1960.
6. В.Л.Гончаров "Интерполирование и приближение функций", Москва, Сов. Радио, 1960.6. VL Goncharov "Interpolation and approximation of functions", Moscow, Sov. Radio, 1960.
7. В.Л.Данилов и др. "Математический анализ", Москва, Гос. изд. физ.-мат. литературы, 1961.7. VL Danilov and others. "Mathematical analysis", Moscow, State. ed. Phys.-Math. literature, 1961.
8. "Интегральные микросхемы", Справочник п/ред. Б.В.Тарабрина, Москва, Радио и Связь, 1984.8. "Integrated circuits", Handbook ed. B.V. Tarabrina, Moscow, Radio and Communications, 1984.
9. Ю.М.Кутыркин и др. "Зарубежные интегральные микросхемы широкого применения". Справочник. Москва, Энергоатомиздат, 1984 10. М.Г.Гарб "Синхронизация в телевидении", Москва, Радио и Связь, 1982.9. Yu.M. Kutyrkin et al. "Foreign integrated circuits of widespread use." Directory. Moscow, Energoatomizdat, 1984 10. M. G. Garb, “Synchronization in Television,” Moscow, Radio and Communications, 1982.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4541562/09A RU2255354C2 (en) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Device for selecting signals from moving targets |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4541562/09A RU2255354C2 (en) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Device for selecting signals from moving targets |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2255354C2 true RU2255354C2 (en) | 2005-06-27 |
Family
ID=37397512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4541562/09A RU2255354C2 (en) | 1991-04-29 | 1991-04-29 | Device for selecting signals from moving targets |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2255354C2 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2329520C1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Selector of low-altitude air and ground target in on-board radio detection and ranging |
RU2332721C1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Burglar alarm device |
RU2350981C1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Министерства Обороны Российской Федерации | Device for selection of moving targets |
RU2537696C1 (en) * | 2013-09-12 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" | Method of selection of moving targets |
RU2593276C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method of selecting moving targets |
RU175094U1 (en) * | 2017-04-14 | 2017-11-20 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | DEVICE FOR SELECTION OF SYMBOL TELEMETRIC INFORMATION IN TELEVISION IMAGES |
RU2738760C1 (en) * | 2020-06-04 | 2020-12-16 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Radar method of estimating a scenario of occupancy of a selected zone of an underlying surface |
-
1991
- 1991-04-29 RU SU4541562/09A patent/RU2255354C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2329520C1 (en) * | 2007-01-31 | 2008-07-20 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон - научно-исследовательский институт радиостроения" | Selector of low-altitude air and ground target in on-board radio detection and ranging |
RU2332721C1 (en) * | 2007-02-26 | 2008-08-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное агентство по атомной энергии (Росатом) | Burglar alarm device |
RU2350981C1 (en) * | 2007-11-08 | 2009-03-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежское высшее военное авиационное инженерное училище (военный институт) Министерства Обороны Российской Федерации | Device for selection of moving targets |
RU2537696C1 (en) * | 2013-09-12 | 2015-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" | Method of selection of moving targets |
RU2593276C1 (en) * | 2015-08-04 | 2016-08-10 | Акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" | Method of selecting moving targets |
RU175094U1 (en) * | 2017-04-14 | 2017-11-20 | Закрытое акционерное общество "МНИТИ" (ЗАО "МНИТИ") | DEVICE FOR SELECTION OF SYMBOL TELEMETRIC INFORMATION IN TELEVISION IMAGES |
RU2738760C1 (en) * | 2020-06-04 | 2020-12-16 | Акционерное общество "Научно-производственная фирма "Микран" | Radar method of estimating a scenario of occupancy of a selected zone of an underlying surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5999119A (en) | CW radar range measuring system with improved range resolution | |
US6646587B2 (en) | Doppler radar apparatus | |
US4566010A (en) | Processing arrangement for pulse compression radar | |
US5646623A (en) | Coherent, frequency multiplexed radar | |
US5229775A (en) | Digital pulse compression apparatus | |
US8170086B2 (en) | Method and apparatus for performing signal correlation | |
US9864045B2 (en) | Radar receivers | |
US5793327A (en) | CW radar range measuring system | |
US5191344A (en) | Method for digital generation of sar images and apparatus for carrying out said method | |
US6208285B1 (en) | Pulse compressor for doppler tolerant radar | |
US5113194A (en) | Acceleration compensation by matched filtering | |
US4011438A (en) | Simplified digital moving target indicator filter | |
US4075703A (en) | Recursive filter mean-level detector | |
GB2235346A (en) | Radar receiver. | |
US3423754A (en) | Sampled radar system | |
RU2255354C2 (en) | Device for selecting signals from moving targets | |
US5818371A (en) | Coherent synchronization and processing of pulse groups | |
EP0227614A2 (en) | Signal processor for synthetic aperture radars, particularly suitable for parallel computation | |
US4626856A (en) | Radar signal correction system | |
US4359735A (en) | Multi-sampling-channel pulse compressor | |
US4394658A (en) | Adaptive MTI clutter tracker-canceller method and apparatus | |
US4104631A (en) | Method and system for clutter blanking in a radar target processor | |
CN117031416A (en) | Radar target echo simulation system and method | |
Gill | Simultaneous pulse compression and Doppler processing with step frequency waveform | |
US4003052A (en) | Digital prefilter for clutter attenuation in MTI radars |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060430 |