RU2610833C1 - Space scanning method - Google Patents
Space scanning method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2610833C1 RU2610833C1 RU2015146330A RU2015146330A RU2610833C1 RU 2610833 C1 RU2610833 C1 RU 2610833C1 RU 2015146330 A RU2015146330 A RU 2015146330A RU 2015146330 A RU2015146330 A RU 2015146330A RU 2610833 C1 RU2610833 C1 RU 2610833C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiving
- radiation pattern
- digital
- elevation
- objects
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/52—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
- G01S13/56—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной технике, а именно к способам обзора пространства, и предназначено для использования в радиолокационных системах (РЛС) с цифровыми антенными решетками (ЦАР).The invention relates to radar technology, and in particular to methods of viewing space, and is intended for use in radar systems (radar) with digital antenna arrays (CAR).
Известен способ обзора пространства [1 - стр. 39 - Обработка сигналов в многоканальных РЛС / Под ред. А.П. Лукошкина. М.: Радио и связь. 1983. - 328 с.] путем параллельного обзора по всем измеряемым координатам с помощью многолучевой РЛС, при этом формируются перекрывающиеся лучи диаграммы направленности (ДН), охватывающие всю зону обзора.A known method of reviewing the space [1 - p. 39 - Signal processing in multi-channel radar / Ed. A.P. Lukoshkina. M .: Radio and communication. 1983. - 328 p.] By means of a parallel survey over all measured coordinates using a multi-beam radar, and overlapping radiation patterns (DF) are formed, covering the entire viewing area.
Недостатками известного способа являются избыточные ресурсы, которые требуются для формирования параллельных лучей по всем измеряемым координатам.The disadvantages of this method are the excess resources that are required for the formation of parallel rays along all measured coordinates.
Известен способ обзора пространства [2 - стр. 233 - Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационные устройства. М.: Сов. радио. 1975 - 336 с.], в котором формируется многолучевая ДН в угломестной плоскости за счет облучения зеркальной антенны несколькими излучателями (рупорами), при этом линейка излучателей расположена в угломестной плоскости и зафиксирована относительно оси зеркала, каждый излучатель соединен со своим приемопередатчиком отдельным фидером и формирует парциальный луч на своей несущей частоте. Прием отраженных сигналов каждым излучателем также осуществляется на своей частоте. Сканирование по азимуту осуществляется механическим вращением антенны.A known method of reviewing space [2 - p. 233 - Belotserkovsky GB Basics of radar and radar devices. M .: Sov. radio. 1975 - 336 S.], in which a multipath beam is formed in the elevation plane due to the irradiation of the mirror antenna by several emitters (horns), while the line of emitters is located in the elevation plane and is fixed relative to the mirror axis, each emitter is connected to its transceiver by a separate feeder and forms partial beam at its carrier frequency. The reception of reflected signals by each emitter is also carried out at its own frequency. Azimuth scanning is performed by mechanical rotation of the antenna.
Недостатками известного способа обзора пространства являются:The disadvantages of this method of viewing space are:
- низкий кпд передающей части устройства за счет больших потерь излучаемого и принимаемого сигнала в фидерах, соединяющих излучатели (рупоры) и приемопередающие каналы, поскольку они значительно разнесены в пространстве;- low efficiency of the transmitting part of the device due to the large losses of the emitted and received signal in the feeders connecting the emitters (horns) and transceiver channels, since they are significantly spaced in space;
- недостаточно высокая надежность, поскольку при выходе из строя одного приемопередатчика обзор пространства становится невозможен в том секторе угломестного обзора, который обеспечивал этот приемопередатчик.- insufficiently high reliability, since in case of failure of one transceiver, a review of the space becomes impossible in the sector of elevation viewing, which this transceiver provided.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ обзора пространства [3 - Способ обзора пространства и сопровождения объектов поверхности при маловысотном полете - Патент РФ 2211459, опубл. 27.08.2003], взятый за прототип, заключающийся в том, что обнаружение объектов включает последовательную обработку данных в дискретном времени с привязкой к каждому текущему такту tn обработки, полученных при обзоре пространства с использованием веерной диаграммы направленности и занимающей М положений по горизонтали и диаграммы направленности с игольчатой формой, зондирующей отдельные выбранные участки зоны обзора с малым периодом обзора, при этом обе диаграммы направленности формируются одной антенной системой с электронным управлением лучом.Closest to the technical nature of the invention is a method of reviewing space [3 - Method for reviewing space and tracking surface objects during low-altitude flight - Patent RF 2211459, publ. 08/27/2003], taken as a prototype, which consists in the fact that the detection of objects includes sequential processing of data in discrete time with reference to each current measure t n of the processing obtained by reviewing the space using a fan radiation pattern and occupying M horizontal positions and diagrams directivity with a needle shape probing individual selected portions of the viewing area with a short viewing period, while both radiation patterns are formed by a single antenna system with electronic control beam.
К недостаткам прототипа следует отнести:The disadvantages of the prototype include:
- большое время обзора, так как измерение координат объекта выполняется в два этапа: вначале используется веерная ДН в режиме приема и передачи, при этом производится грубое измерение координат объекта, а для уточнения координат дополнительно используется ДН с игольчатой формой, что значительно удлиняет время обзора при увеличении числа объектов;- a long survey time, since the measurement of the object’s coordinates is carried out in two stages: first, a fan beam in the receiving and transmitting mode is used, while a rough measurement of the object’s coordinates is performed, and to clarify the coordinates, a beam with a needle shape is additionally used, which significantly lengthens the viewing time when increasing the number of objects;
- недостаточную точность измерения координат объекта, поскольку для измерения используется единственная ДН с игольчатой формой, и метод максимума [2 - стр. 87].- insufficient accuracy of measuring the coordinates of the object, because the measurement uses the only MD with a needle shape, and the maximum method [2 - p. 87].
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение времени обзора и повышение точности измерения координат объектов.The task to which the invention is directed is to reduce the viewing time and improve the accuracy of measuring the coordinates of objects.
Для решения указанной задачи предлагается способ обзора пространства, при котором последовательно обрабатывают данные в дискретном времени с привязкой к каждому азимутальному положению диаграммы направленности, при этом обзор пространства осуществляют веерной диаграммой направленности, последовательно занимающей М положений по азимуту, и диаграммой направленности игольчатой формы, при этом обе диаграммы направленности формируют одной антенной системой с электронным управлением лучом.To solve this problem, we propose a space survey method in which data is processed sequentially in discrete time with reference to each azimuthal position of the radiation pattern, while the space survey is carried out by a fan radiation pattern sequentially occupying M positions in azimuth and a needle-shaped radiation pattern, while both radiation patterns form one antenna system with electronic beam control.
Согласно изобретению для формирования передающей и приемной диаграмм направленности используют многоэлементную цифровую антенную решетку, при этом в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи при формировании веерной передающей диаграммы направленности в угломестной плоскости зондирующий сигнал усиливают в твердотельном усилителе мощности, встроенном в каждый приемопередающий канал цифровой антенной решетки, и передают его по соединительной цепи минимальной длины на подключенный к этому каналу антенный элемент, в режиме приема отраженные сигналы, принимаемые с выхода каждого антенного элемента, представляют в виде цифровых отсчетов, из которых путем взвешенного суммирования формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности, каждый луч которой имеет игольчатую форму, при этом соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, а ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости, выполняют обнаружение объектов, измерение их дальности и угломестной координаты моноимпульсным методом обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей.According to the invention, a multi-element digital antenna array is used to form transmit and receive radiation patterns, while in each azimuthal position of the radiation pattern in the transmission mode, a probing signal is amplified in a solid-state power amplifier built into each transceiver channel by a digital antenna in the form of a fan-shaped radiation pattern in the elevation plane lattice, and transmit it along the connecting circuit of minimum length to the ant connected to this channel the received element, in the reception mode, the reflected signals received from the output of each antenna element are represented in the form of digital samples, from which, by weighted summation, a receiving multi-beam radiation pattern in the elevation plane is formed, each beam of which has a needle shape, while adjacent rays overlap in level half power, and the width of the receiving and transmitting radiation patterns corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane, objects are detected, measured Measurement of their range and elevation coordinate by a single-pulse method of processing signals from each of the neighboring pairs of receiving beams.
Техническим результатом предлагаемого способа является уменьшение времени обзора и повышение точности измерения координат объектов.The technical result of the proposed method is to reduce the viewing time and improve the accuracy of measuring the coordinates of objects.
Проведенный сравнительный анализ заявленного способа и прототипа показывает, что их отличие заключается в следующем:A comparative analysis of the claimed method and prototype shows that their difference is as follows:
- в прототипе обзор пространства осуществляется в два этапа - грубое определение с помощью веерной ДН и уточнение с помощью сканирования единственной ДН игольчатой формы. Эти действия необходимо выполнять последовательно в реальном времени. При этом для уточнения координат нескольких объектов необходимо последовательно сканировать игольчатой ДН в нескольких областях пространства, что занимает тем больше времени, чем больше объектов. В предлагаемом способе обзор пространства осуществляется в один этап, а за счет формирования многолучевой ДН, каждый луч которой имеет игольчатую форму, а соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, измерение координат всех объектов обеспечивается сразу для всех объектов, за счет чего уменьшается время обзора;- in the prototype, a review of the space is carried out in two stages - a rough determination using a fan pattern and refinement by scanning a single needle-shaped pattern. These actions must be performed sequentially in real time. Moreover, to clarify the coordinates of several objects, it is necessary to sequentially scan the needle pattern in several areas of space, which takes the longer, the more objects. In the proposed method, the survey of space is carried out in one step, and due to the formation of a multi-beam pattern, each beam of which has a needle shape, and neighboring rays overlap at half power level, the measurement of the coordinates of all objects is provided immediately for all objects, thereby reducing the viewing time;
- в прототипе уточнение координат объекта осуществляется с помощью сканирования ДН игольчатой формы с применением метода максимума. В предлагаемом способе используется моноимпульсная обработка сигналов каждой из соседних пар приемных лучей сформированной многолучевой ДН, что обеспечивает значительное снижение ошибки измерения [2 - стр. 91] по сравнению с методом максимума, применяемом в прототипе.- in the prototype, the coordinates of the object are refined using a needle-shaped pattern scanning using the maximum method. The proposed method uses monopulse signal processing of each of the adjacent pairs of receiving rays of the formed multipath beam, which provides a significant reduction in measurement error [2 - p. 91] compared with the maximum method used in the prototype.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа обзора пространства из литературы не известно, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinguishing features and properties of the proposed method of reviewing space from the literature is not known, therefore, it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг. 1. приведена структурная схема устройства, обеспечивающего реализацию предложенного способа.In FIG. 1. The structural diagram of a device that provides the implementation of the proposed method.
На фиг. 2. приведена структурная схема системы управления и цифрового диаграммообразования.In FIG. 2. The structural diagram of the control system and digital chart formation is shown.
На фиг. 3. приведена структурная схема преобразователя частоты.In FIG. 3. The structural diagram of the frequency converter is shown.
На фиг. 4. приведена структурная схема модуля управления и цифровой обработки сигналов.In FIG. 4. The block diagram of the control module and digital signal processing is shown.
При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность действий:When implementing the proposed method, the following sequence of actions is performed:
- в каждом азимутальном положении диаграммы направленности в режиме передачи формируют веерную передающую диаграмму направленности в угломестной плоскости с помощью многоэлементной цифровой антенной решетки, при этом зондирующий сигнал усиливают в твердотельном усилителе мощности, встроенном в каждый приемопередающий канал цифровой антенной решетки, и его передают по соединительной цепи минимальной длины на подключенный к этому каналу антенный элемент - 1;- in each azimuthal position, the radiation patterns in the transmission mode form a fan transmitting radiation pattern in the elevation plane using a multi-element digital antenna array, while the probing signal is amplified in a solid-state power amplifier built into each transceiver channel of the digital antenna array, and it is transmitted through a connecting circuit minimum length per antenna element connected to this channel - 1;
- в режиме приема отраженные сигналы, принимаемые с выхода каждого антенного элемента, представляют в виде цифровых отсчетов - 2;- in the reception mode, the reflected signals received from the output of each antenna element are presented in the form of digital samples - 2;
- из полученных цифровых отсчетов формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости диаграмму направленности путем взвешенного суммирования, каждый луч которой имеет игольчатую форму, при этом соседние лучи перекрываются по уровню половинной мощности, а ширина приемной и передающей диаграмм направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости - 3;- from the obtained digital readings, a multi-beam receiving radiation pattern is formed in the elevation plane by weighted summation, each beam of which has a needle shape, while adjacent rays overlap at half power level, and the width of the receiving and transmitting radiation patterns corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane - 3;
- выполняют обнаружение объектов, измерение их дальности и угломестной координаты с использованием моноимпульсного метода обработки сигналов каждой из соседних пар приемных лучей – 4;- perform the detection of objects, measuring their range and elevation coordinates using a single-pulse method of processing signals from each of the adjacent pairs of receiving rays - 4;
- устанавливают следующее азимутальное положение диаграммы направленности и выполняют перечисленные операции для этого положения - 5.- establish the following azimuthal position of the radiation pattern and perform the listed operations for this position - 5.
Предложенный способ может работать как при электронном сканировании ДН по азимуту при неподвижной цифровой антенной решетке (ЦАР), так и при сканировании ДН по азимуту за счет механического перемещения (вращения) ЦАР.The proposed method can work both with electronic scanning of the azimuth day with a fixed digital antenna array (CAR), and when scanning the beam in azimuth due to the mechanical movement (rotation) of the CAR.
Реализация предложенного способа обзора пространства возможна, например, с помощью устройства, включающего в себя (фиг. 1) ЦАР 1, блок управления (БУ) 2, первый управляющий выход которого подключен к управляющему входу ЦАР 1, второй управляющий выход - ко входу управления опорно-поворотного устройства (ОПУ) 3, третий управляющий выход - к управляющему входу блока обнаружения и измерения координат объектов (БОИКО) 4, а вход - к выходу БОИКО 4.Implementation of the proposed space survey method is possible, for example, using a device including (Fig. 1)
ЦАР 1 включает в себя N приемопередающих модулей (ППМ) 5, систему формирования и распределения сигналов (СФРС) 6 и систему управления и цифрового диаграммообразования (СУЦДО) 7.
СФРС 6 имеет N выходов зондирующего сигнала (ЗС), соединенных со входами ЗС ППМ 5, N выходов дискретизации Fд, соединенных со входами дискретизации ППМ 5, N выходов гетеродина Fгет, соединенных с гетеродинными входами ППМ 5.SFRS 6 has N outputs of the probing signal (ЗС) connected to the inputs of the
ППМ 5 содержат последовательно соединенные фазовращатель (ФВ) 8, твердотельный усилитель мощности (УМ) 9, циркулятор 10 и антенный элемент (АЭ) 11. К выходу циркулятора 10 подключены последовательно соединенные малошумящий усилитель (МШУ) 12, преобразователь частоты (ПРЧ) 13, гетеродинный вход которого является гетеродинным входом ППМ 5, и модуль управления и цифровой обработки сигналов (МУЦОС) 14, вход дискретизации которого является входом дискретизации ППМ 5.
Выход данных МУЦОС 14 является выходом данных ППМ 5 и соединен с одним из N входов данных СУЦДО 7, управляющий вход МУЦОС 14 является управляющим входом ППМ 5 и соединен с одним из N управляющих выходов СУЦДО 7. Первый, второй и третий управляющие выходы МУЦОС 14 соединены соответственно с управляющими входами ПРЧ 13, УМ 9 и фазовращателя 8. Выход данных СУЦДО 7 соединен со входом данных БОИКО 4.The data output of MUCOS 14 is the data output of the
СУЦДО 7 (фиг. 2) имеет К формирователей 15 по числу формируемых лучей, каждый из которых содержит N каналов, при этом входы i-х каналов в формирователях 15 объединены. Каждый канал формирователя 15 содержит перемножитель 16, первый вход которого является входом канала, ко второму входу подключен выход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 17, а выход перемножителя 16 является выходом канала и подключен к одному из N входов цифрового сумматора 18, выход которого подключен к одному из К входов интерфейса (И) 19. Выход интерфейса 19 является выходом СУЦДО 7. Устройство управления (УУ) 20, вход которого является управляющим входом СУЦДО 7, имеет N+1 управляющих выходов, которые являются управляющими выходами СУЦДО 7. Все блоки СУЦДО 7 могут быть выполнены в зависимости от числа ППМ 5 и числа лучей К в виде одной или нескольких программируемых логических интегральных схем (ПЛИС).SUTSDO 7 (Fig. 2) has K formers 15 in the number of generated beams, each of which contains N channels, while the inputs of i-channels in the formers 15 are combined. Each channel of the shaper 15 contains a
ПРЧ 13 (фиг. 3) представляет собой последовательно соединенные смеситель (СМ) 21, вход которого является входом ПРЧ 13, а гетеродинный вход - гетеродинным входом ПРЧ 13, и усилитель промежуточной частоты (УПЧ) 22, выход которого является выходом промежуточной частоты (ПЧ) ПРЧ 13, а управляющий вход - управляющим входом ПРЧ 13.RFP 13 (Fig. 3) is a series-connected mixer (SM) 21, the input of which is the input of the
МУЦОС 14 (фиг. 4) представляет собой последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 23, вход которого является входом ПЧ МУЦОС 14, а тактовый вход является входом дискретизации МУЦОС 14, и блок управления и обработки (БУО) 24. Первый, второй и третий управляющие выходы БУО 24 являются соответственно первым, вторым и третьим управляющим выходами МУЦОС 14. Выход данных и управляющий вход БУО 24 являются соответственно выходом данных и управляющим входом МУЦОС 14.MUCOS 14 (Fig. 4) is a series-connected analog-to-digital converter (ADC) 23, the input of which is the input of the MUCOS 14 IF, and the clock input is the sampling input of MUCOS 14, and the control and processing unit (CUO) 24. The first, second and the third control outputs of the BUO 24 are respectively the first, second, and third control outputs of the MUCOS 14. The data output and the control input of the
СФРС 6 представляет собой три синтезатора частоты, обеспечивающих формирование зондирующего сигнала ЗС, сигнала тактовой частоты дискретизации Fд и сигнала гетеродина Fгет. При этом могут быть использованы, например, синтезаторы из [4 - стр. 142-143. Mini-Circuits. RF & Microwave components guide. 2010]. Сформированные в синтезаторах сигналы разветвляются на N выходов с помощью делителей мощности [4 - стр. 136-140].SFRS 6 is a three frequency synthesizer, providing the formation of the probing signal ZS, the signal of the sampling clock frequency Fд and the local oscillator signal Fget. In this case, for example, synthesizers from [4 - pp. 142-143. Mini-Circuits. RF & Microwave components guide. 2010]. The signals generated in the synthesizers are branched into N outputs using power dividers [4 - p. 136-140].
БОИКО 4 представляет собой ЭВМ, обеспечивающую обработку отсчетов сигнала по заданному алгоритму.BOIKO 4 is a computer that provides processing of signal samples according to a given algorithm.
БУ 2 представляет собой ЭВМ, обеспечивающую управление работой устройств ЦАР 1, ОПУ 3 и БОИКО 4, а также отображение координат обнаруженных объектов.
ОПУ 3 представляет собой устройство, обеспечивающее вращение ЦАР 1 в азимутальной плоскости, и может быть выполнено на основе опорно-поворотного круга с подшипником и червячного вала с электромотором.
Устройство может работать как при электронном сканировании ДН по азимуту при неподвижной ЦАР 1, так и при сканировании ДН по азимуту за счет механического вращения ЦАР 1 с помощью ОПУ 3. Сектор сканирования по азимуту в первом случае ограничивается характеристиками ЦАР 1, а во втором случае равен 360°.The device can work both with electronic scanning of the azimuth of the azimuth while the
В каждом азимутальном положении ДН в режиме передачи формируют веерную передающую диаграмму направленности в угломестной плоскости с помощью ЦАР 1. Формирование передающей ДН производится путем установки в ППМ 5 из состава ЦАР 1 требуемых фазовых и амплитудных соотношений регулировкой сдвига фазы зондирующего сигнала ЗС в фазовращателях 8 и коэффициента усиления усилителей мощности УМ 9.In each azimuthal position of the radiation paths in the transmission mode, a fan transmitting radiation pattern is formed in the elevation
Для случая плоской прямоугольной ЦАР, апертура которой содержит Nx АЭ 11, установленных вдоль координаты X на расстоянии dx, и Ny АЭ 11, установленных вдоль координаты Y, на расстоянии dy, диаграмма направленности F(ϕ,θ) определяется как [5 - стр. 27-28, Кузьмин С.З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. - КВИЦ. 2000]:For the case of a flat rectangular CAR, the aperture of which contains N x AE 11 installed along the X coordinate at a distance d x , and N y AE 11 installed along the Y coordinate at a distance d y , the radiation pattern F (ϕ, θ) is defined as [ 5 - p. 27-28, Kuzmin S.Z. Digital radar. Introduction to the theory. - QUIEC. 2000]:
где Where
где Axi, Ayi - коэффициенты амплитудного распределения в УМ 9, соединенных с АЭ 11, которые расположены вдоль координат X и Y соответственно;where A xi , A yi are the coefficients of the amplitude distribution in PA 9 connected to AE 11, which are located along the coordinates X and Y, respectively;
ψxi ψyi - коэффициенты фазового распределения, представленные в виде фазовых сдвигов в фазовращателях 8, соединенных через УМ 9 и циркулятор 10 с АЭ 11, которые расположены вдоль координат X и Y соответственно.ψ xi ψ yi are the phase distribution coefficients presented in the form of phase shifts in the
Для наземных обзорных РЛС веерная ДН может иметь косекансную форму [6 - рис. 5.1 б - Бакулев П.А. Радиолокационные системы. М.: Радиотехника. 2007. - 376 с.]. Такая форма ДН формируется путем установки соответствующих амплитудных и фазовых коэффициентов в усилителях мощности 9 и фазовращателях 8, например, как описано в [7 - Лопатенко Э.В., Марусич А.А. Диаграмма направленности антенны cosec с низким уровнем боковых лепестков. // Радиотехника, 2006, №12, с. 49-53.].For ground surveillance radars, the fan beam may have a cosecance shape [6 - Fig. 5.1 b - Bakulev P.A. Radar systems. M .: Radio engineering. 2007. - 376 p.]. This form of the DN is formed by setting the corresponding amplitude and phase coefficients in the power amplifiers 9 and
После усиления зондирующего сигнала ЗС в УМ 9 он поступает на подключенный к этому каналу антенный элемент (АЭ) 11 по соединительной цепи минимальной длины.After amplification of the probe signal ZS in the PA 9, it enters the antenna element (AE) 11 connected to this channel via a connecting circuit of minimum length.
После излучения зондирующего сигнала ЗС ЦАР 1 переходит в режим приема.After the radiation of the probing signal, the
В режиме приема принимаемые отраженные сигналы с выхода каждого АЭ 11 в каждом ППМ 5 проходят через циркулятор 10, усиливаются в МШУ 12, преобразуются по частоте в ПРЧ 13 и представляются в виде цифровых отсчетов Smn(t) с помощью АЦП 23.In the receiving mode, the received reflected signals from the output of each AE 11 in each
Из полученных цифровых отсчетов формируют приемную многолучевую в угломестной плоскости ДН с лучами игольчатой формы путем взвешенного суммирования в СУЦДО 7. Отсчеты i-го луча с направлением максимума ϕi, θi вычисляются путем умножения цифрового потока с каждого АЦП 23 в перемножителях 16 на весовой множитель Wmn(ϕi,θi) из ПЗУ 17 и суммирования в цифровом сумматоре 18. Диаграмма направленности для i-го луча имеет видFrom the obtained digital samples, a multi-beam receiver is formed in the elevation plane of the beam with needle-shaped rays by weighted summation in the
где Where
Число лучей К определяется требуемой зоной обзора в угломестной плоскости и шириной одного луча. Лучи приемной многолучевой ДН имеют игольчатую форму, расположены в угломестной плоскости, при этом направления их максимумов обеспечивает перекрытие соседних лучей по уровню половинной мощности. Ширина приемной диаграммы направленности соответствует угловому размеру зоны обнаружения в угломестной плоскости.The number of rays K is determined by the desired viewing area in the elevation plane and the width of one beam. The beams of the receiving multipath beam have a needle shape, are located in the elevation plane, while the directions of their maxima provide overlapping of the neighboring rays at the half power level. The width of the receiving radiation pattern corresponds to the angular size of the detection zone in the elevation plane.
Сформированные отсчеты К приемных лучей с выходов формирователей 15 поступают в интерфейс 19, где преобразуются в последовательную форму и в виде последовательных кодов передаются в БОИКО 4, где в каждой из соседних пар сформированных приемных лучей выполняется обнаружение объектов, например, движущихся, измерение их дальности и угломестных координат, соответствующих угломестному положению тех приемных лучей, в которых они были обнаружены [8, стр. 185-189 - Справочник по радиолокации / Под ред. М.И. Сколника. М.: Техносерв, 2014. т. 1].The generated samples K of the receiving beams from the outputs of the formers 15 enter the
Многолучевая в угломестной плоскости ДН обеспечивает ускорение обзора пространства за счет одновременного обнаружения объектов и измерения их координат в широком угломестном секторе обзора. В то время как в прототипе измерение координат объекта выполняется в два этапа: вначале используется веерная ДН в режиме приема и передачи, при этом производится грубое измерение координат объекта, а для уточнения координат дополнительно используется одна ДН игольчатой формы. Двухэтапный поиск прототипа занимает более длительное время, чем в предлагаемом способе, за счет введения дополнительных команд по установке луча ЦАР, загрузки весовых коэффициентов формирования луча и т.д. Время обзора пространства в прототипе тем больше, чем больше объектов, координаты которых необходимо уточнить.Multipath in the elevation plane of the beam ensures accelerated viewing of space by simultaneously detecting objects and measuring their coordinates in a wide elevation viewing sector. While in the prototype, the measurement of the coordinates of the object is carried out in two stages: first, a fan beam in the receive and transmit mode is used, while a rough measurement of the coordinates of the object is performed, and one needle-shaped beam is additionally used to refine the coordinates. A two-stage search for a prototype takes a longer time than in the proposed method, due to the introduction of additional commands for installing the CAR beam, loading weights of beam formation, etc. The space review time in the prototype is the longer, the more objects whose coordinates must be clarified.
Применение в предлагаемом способе для измерения угломестных координат нескольких лучей дает возможность использовать равносигнальный метод пеленгации, который обеспечивает значительное снижение ошибки измерения [2 - стр. 91] по сравнению с методом максимума, применяемым в прототипе.The use in the proposed method for measuring elevation coordinates of several rays makes it possible to use the equal-signal direction finding method, which provides a significant reduction in measurement error [2 - p. 91] compared with the maximum method used in the prototype.
Применение ЦАР с N приемопередающими модулями, содержащими твердотельные усилители мощности, расположенными в непосредственной близости от антенных элементов, обеспечивает снижение потерь передаваемого и принимаемого сигналов за счет уменьшения длины соединений с антенным элементом. Повышение надежности многоэлементной ЦАР обеспечивается за счет медленного снижения характеристик ЦАР при выходе из строя части приемопередающих модулей.The use of a CAR with N transceiver modules containing solid-state power amplifiers located in the immediate vicinity of the antenna elements provides a reduction in the losses of the transmitted and received signals by reducing the length of the connections with the antenna element. Improving the reliability of a multi-element CAR is achieved by slowly reducing the characteristics of the CAR during the failure of some of the transceiver modules.
Работоспособность предлагаемого способа была проверена на макете устройства (фиг. 1). Испытания показали совпадение полученных характеристик с расчетными.The performance of the proposed method was tested on the layout of the device (Fig. 1). Tests showed the coincidence of the obtained characteristics with the calculated ones.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146330A RU2610833C1 (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Space scanning method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146330A RU2610833C1 (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Space scanning method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2610833C1 true RU2610833C1 (en) | 2017-02-16 |
Family
ID=58458741
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015146330A RU2610833C1 (en) | 2015-10-27 | 2015-10-27 | Space scanning method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2610833C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666763C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-09-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Space scanning method |
RU2765873C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-02-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for viewing the space |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6005531A (en) * | 1998-09-23 | 1999-12-21 | Northrop Grumman Corporation | Antenna assembly including dual channel microwave transmit/receive modules |
RU2211459C2 (en) * | 2001-03-22 | 2003-08-27 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Государственного унитарного предприятия "Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Technique of space scan and tracking of surface objects in low-altitude flight |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
WO2008105458A1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Denso Corporation | Electronic scan rader device and receiving array antenna |
RU82044U1 (en) * | 2008-11-25 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ЛЭМЗ" | ALTITUDE DETECTOR - BBO |
RU2405168C2 (en) * | 2008-04-30 | 2010-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Method for radar scanning zones in space (versions) |
US20110291890A1 (en) * | 2008-06-13 | 2011-12-01 | Thales | Method for angularly refining the antenna beam of a radar |
-
2015
- 2015-10-27 RU RU2015146330A patent/RU2610833C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6005531A (en) * | 1998-09-23 | 1999-12-21 | Northrop Grumman Corporation | Antenna assembly including dual channel microwave transmit/receive modules |
US7071868B2 (en) * | 2000-08-16 | 2006-07-04 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
RU2211459C2 (en) * | 2001-03-22 | 2003-08-27 | Государственное унитарное предприятие Государственный Рязанский приборный завод - Дочернее предприятие Государственного унитарного предприятия "Военно-промышленного комплекса "МАПО" | Technique of space scan and tracking of surface objects in low-altitude flight |
WO2008105458A1 (en) * | 2007-02-28 | 2008-09-04 | Denso Corporation | Electronic scan rader device and receiving array antenna |
RU2405168C2 (en) * | 2008-04-30 | 2010-11-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Method for radar scanning zones in space (versions) |
US20110291890A1 (en) * | 2008-06-13 | 2011-12-01 | Thales | Method for angularly refining the antenna beam of a radar |
RU82044U1 (en) * | 2008-11-25 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "ЛЭМЗ" | ALTITUDE DETECTOR - BBO |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2666763C1 (en) * | 2017-09-11 | 2018-09-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Space scanning method |
RU2765873C1 (en) * | 2021-04-12 | 2022-02-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for viewing the space |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tolkachev et al. | A megawatt power millimeter-wave phased-array radar | |
EP2857857B1 (en) | Digital active array radar | |
US20160054439A1 (en) | Phased Array Antenna Using Stacked Beams in Elevation and Azimuth | |
CN101587188A (en) | Monopulse radar system based on time modulation antenna array | |
RU146508U1 (en) | SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS | |
RU2507647C1 (en) | Controlled beamwidth phased antenna array | |
RU2546999C1 (en) | Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects | |
RU2390946C2 (en) | Broadband station of radio engineering survey with high sensitivity | |
RU2315332C1 (en) | Radiolocation station | |
RU2610833C1 (en) | Space scanning method | |
RU2402034C1 (en) | Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method | |
RU2723299C1 (en) | Method of constructing a radar station | |
Frazer et al. | Decametric measurements of the ISS using an experimental HF line-of-sight radar | |
RU2697194C1 (en) | Method of constructing an active phased antenna array | |
RU2666763C1 (en) | Space scanning method | |
RU2621680C1 (en) | Space observation method | |
RU2527923C2 (en) | Method of creating spatial navigation field with distributed navigation signal sources | |
RU2545168C2 (en) | Multifunctional jamming station | |
RU2285939C1 (en) | Method for controlling airspace, irradiated by external radiation sources, and radiolocation station for realization of said method | |
RU2765873C1 (en) | Method for viewing the space | |
RU2708371C1 (en) | Method of scanning airspace with a radar station with an active phased antenna array | |
US20240264269A1 (en) | Radar having multi-band concentric rings of array elements | |
US3197774A (en) | Radar system utilizing a frequency dispersive array | |
Shu et al. | Design considerations for DBF phased array 3D surveillance radar | |
RU2713621C1 (en) | Method of constructing a radar interrogator |