RU2695799C1 - Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing - Google Patents
Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2695799C1 RU2695799C1 RU2018129701A RU2018129701A RU2695799C1 RU 2695799 C1 RU2695799 C1 RU 2695799C1 RU 2018129701 A RU2018129701 A RU 2018129701A RU 2018129701 A RU2018129701 A RU 2018129701A RU 2695799 C1 RU2695799 C1 RU 2695799C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- doppler
- output
- input
- signal
- 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
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
-
- 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
- G01S13/42—Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
- G01S13/426—Scanning radar, e.g. 3D radar
-
- 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
- G01S13/46—Indirect determination of position data
- G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
-
- 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
- G01S13/522—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves
- G01S13/524—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi
- G01S13/53—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmissions of interrupted pulse modulated waves based upon the phase or frequency shift resulting from movement of objects, with reference to the transmitted signals, e.g. coherent MTi performing filtering on a single spectral line and associated with one or more range gates with a phase detector or a frequency mixer to extract the Doppler information, e.g. pulse Doppler radar
-
- 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
- G01S13/536—Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves
-
- 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
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination 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
- G01S13/66—Radar-tracking 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
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/28—Details of pulse systems
- G01S7/285—Receivers
- G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокации с частотной манипуляцией непрерывного излучения (ЧМНИ) радиоволн. Способ и устройство могут использоваться в радиолокационных датчиках (РЛД), предназначенных для обнаружения движущихся объектов локации, измерения расстояния до них, а также определения скорости и направления движения.The invention relates to the field of radar with frequency shift keying continuous radiation (CMI) radio waves. The method and device can be used in radar sensors (RLD), designed to detect moving objects of the location, measure the distance to them, as well as determine the speed and direction of movement.
Известный способ радиолокации с ЧМНИ радиоволн (в зарубежной литературе он также известен как FSK - акроним, обозначающий «Frequency Shift Keying») полагает последовательную передачу зондирующих радиосигналов на двух разных частотах ƒ1 и ƒ2. Отраженные от объекта локации и вернувшиеся назад в РЛД радиосигналы имеют относительно излучаемых дополнительные набеги фаз ϕ1 и ϕ2, зависящие от расстояния до объекта локации (см. стр. 218-221 в книге: Виницкий А.С. «Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн». М.: Сов. радио, 1961. [1]). Разность фаз ϕ=ϕ1-ϕ2 между переданными и принятыми радиосигналами для движущихся объектов локации переносится на выходе смесителя приемника на фазу доплеровских сигналов. Поэтому текущая разность фаз доплеровских сигналов, полученных на разных частотах ƒ1 и ƒ2, дает информацию о дальности до объекта локации: R=сϕ/4πΔƒ, где Δƒ=ƒ2-ƒ1 - разнос частот, с - скорость распространения радиоизлучения, причем Δƒ<<ƒ1,2. Здесь ƒ1,2 - любая из частот ƒ1 или ƒ2. При этом однозначность измерения дальности Rодн до объекта локации ограничена возможностью измерения разности фаз не более 2π и определяется выбором разноса частот Δƒ: Rодн≤с/2Δƒ. Относительная (радиальная) скорость Vp объекта локации находится по частоте FД доплеровского сигнала Vp=cFД/2ƒ1,2. По знаку разности фаз ϕ обычно определяется направление движения объекта локации.The well-known method of radar with MNRI radio waves (in foreign literature it is also known as FSK - an acronym for "Frequency Shift Keying") assumes a sequential transmission of sounding radio signals at two different frequencies ƒ 1 and ƒ 2 . The radio signals reflected from the location object and returned back to the RLD have additional phase incursions ϕ 1 and ϕ 2 relative to the emitted, depending on the distance to the location object (see pages 218-221 in the book: A. Vinitsky, “Essay on the fundamentals of radar with continuous radiation of radio waves. ”M: Sov. radio, 1961. [1]). The phase difference ϕ = ϕ 1 -ϕ 2 between the transmitted and received radio signals for moving location objects is transferred at the output of the receiver mixer to the phase of the Doppler signals. Therefore, the current phase difference of the Doppler signals received at different frequencies ƒ 1 and ƒ 2 gives information about the distance to the location object: R = сϕ / 4πΔƒ, where Δƒ = ƒ 2 -ƒ 1 is the frequency spacing, s is the propagation velocity of the radio emission, and Δƒ << ƒ 1,2 . Here ƒ 1,2 is any of the frequencies ƒ 1 or ƒ 2 . In this case, the uniqueness of measuring the range of R one to the location object is limited by the possibility of measuring the phase difference of no more than 2π and is determined by the choice of the frequency spacing Δƒ: R one ≤с / 2Δƒ. The relative (radial) speed V p of the location object is found by the frequency F D of the Doppler signal V p = cF D / 2ƒ 1,2 . The direction of movement of the location object is usually determined by the sign of the phase difference ϕ.
Следует отметить, что частотная манипуляция в отличие от других видов модуляции частоты излучения радиоволн (например, синусоидального, пилообразного и др.) и обработка сигналов являются наиболее простыми в реализации. Они позволяют достаточно просто разделить в сигнале данные о разности фаз, которая является результатом эффекта Доплера, от данных о разности фаз, которая обусловлена запаздыванием отраженного излучения и связана с дальностью до объекта локации. При этом определение параметров движения цели в РЛД с ЧМНИ радиоволн при обработке сигналов выполняется на низкой (доплеровской) частоте, что является также достоинством этого способа радиолокации, поскольку для обработки этих сигналов могут использоваться невысокие по быстродействию и дешевые цифровые сигнальные процессоры. Еще одним достоинством этого вида модуляции для многих приложений является отсутствие требования к линейности модуляционной характеристики передатчика. Поэтому РЛД с ЧМНИ радиоволн благодаря отмеченным достоинствам находят широкое применение для решения различных задач. Например, на автотранспорте в системах предупреждения столкновений (см. статью Stevens J.E., Nagy L.L. «Diplex Doppler radar for automotive obstacle detections IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. Vt-23, no. 2, pp. 34-44 [2]; стр. 72 статьи: Сысоева С. «Актуальные технологии и применение датчиков автомобильных систем активной безопасности. Часть 6. Радары». Компоненты и технологии. 2007. №3. С. 67-76 [3]), в охранных системах (см. патент США US 6677887 B2, 13.01.2004. МПК G01S 13/62. «Intrusion detection radar system» / R.K. Harman [4]; заявки Великобритании: GB 1554661, 24.10.1979. МПК G01S 9/42. «Dual frequency radar intruder detector» / N.I. Buckley [5]; GB 2073984, 21.10.1981. МПК G01S 13/56. «Microwave detecting circuit» / R.C. Birks [6]), в аппаратуре управления движением грузовой платформы парашютной системы (см. стр. 60-61 статьи: Носков В.Я., Варавин А.В., Васильев А.С., Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. №3. С. 32-86 [7]) и других.It should be noted that frequency manipulation, unlike other types of modulation of the frequency of radiation of radio waves (for example, sinusoidal, sawtooth, etc.) and signal processing are the easiest to implement. They allow quite simply to separate in the signal the data on the phase difference, which is the result of the Doppler effect, from the data on the phase difference, which is due to the delay in the reflected radiation and is related to the distance to the location object. In this case, the determination of the parameters of the target’s motion in RLD with the MNI of radio waves during signal processing is performed at a low (Doppler) frequency, which is also an advantage of this method of radar, since low-speed and cheap digital signal processors can be used to process these signals. Another advantage of this type of modulation for many applications is the lack of linearity requirements for the modulation characteristics of the transmitter. Therefore, due to the noted advantages, RLDs with the CMNI of radio waves are widely used for solving various problems. For example, in motor vehicles in collision avoidance systems (see Stevens JE, Nagy LL, “Diplex Doppler radar for automotive obstacle detections IEEE Transactions on Vehicular Technology, vol. Vt-23, no. 2, pp. 34-44 [2]; p. 72 of the article: S. Sysoeva “Actual technologies and the use of sensors of automotive active safety systems.
Способ радиолокации с ЧМНИ радиоволн лежит в основе реализации устройств, описанных в большом числе публикаций. Например, в одном из ранних патентов США US 3155972, 03.11.1964. НКП 343-12. «Continuous wave radar» / W.D. Boyer [8] и на стр. 262-263 статьи: Nilssen O.K. «New methods of range measuring Doppler radar». IRE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, 1962, vol. ANE-9, no. 4, p. 255-265 [9] предлагаются радарные системы с манипуляцией частоты, в приемопередатчике которых используется в качестве передатчика отражательный клистрон. Предусмотрены средства формирования управляющего напряжения на отражателе клистрона в виде «квадратной волны» (меандра) для получения излучения передатчика попеременно на двух частотах. Разнос между частотами определяется амплитудой меандра. При этом отмечается, что частота меандра должна быть существенно больше максимальной ожидаемой частоты доплеровского сигнала. Зондирующие и отраженные радиосигналы излучаются и принимаются антенной. Для разделения передаваемых и принимаемых радиосигналов, а также смешивания их в смесителе применяется циркулятор. Такое построение приемопередатчика обычно называется гомодинным. Отраженный от движущегося объекта локации радиосигнал вызывает на выходе смесителя гомодинного приемопередатчика формирование двух доплеровских сигналов, в виде выборок, выполненных со скоростью переключения частоты передатчика. После смесителя эти сигналы усиливаются в предварительном усилителе и затем синхронно с переключением частоты передатчика разделяются с помощью электронного коммутатора на два идентичных канала. В каждом канале сигналы в виде выборок после прохождения через фильтры нижних частот и усилители избавляются от высокочастотных составляющих частоты коммутации и формируются в виде сглаженных доплеровских сигналов. Затем эти два сигнала поступают на измеритель разности фаз, выполненный на основе RS-триггера. Этот измеритель дает показание расстояния для объекта локации, как линейную функцию разности фаз между двумя доплеровскими сигналами. При этом фазовый счетчик выполнен с возможностью определять направление движения объекта локации.The method of radar with MNRI radio waves lies at the heart of the implementation of the devices described in a large number of publications. For example, in one of the earliest US patents US 3155972, 11/03/1964. NKP 343-12. Continuous wave radar / W.D. Boyer [8] and pp. 262-263 of the article: Nilssen O.K. "New methods of range measuring Doppler radar." IRE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, 1962, vol. ANE-9, no. 4, p. 255-265 [9] radar systems with frequency manipulation are proposed, in the transceiver of which a reflective klystron is used as a transmitter. Means are provided for generating a control voltage on the klystron reflector in the form of a “square wave” (meander) to obtain transmitter radiation alternately at two frequencies. The spacing between the frequencies is determined by the meander amplitude. It is noted that the frequency of the meander should be significantly higher than the maximum expected frequency of the Doppler signal. Probing and reflected radio signals are emitted and received by the antenna. A circulator is used to separate the transmitted and received radio signals, as well as mix them in the mixer. This construction of the transceiver is usually called homodyne. The radio signal reflected from the moving object of the location causes the formation of two Doppler signals at the output of the mixer of the homodyne transceiver, in the form of samples made with the switching frequency of the transmitter. After the mixer, these signals are amplified in the pre-amplifier and then synchronized with the switching frequency of the transmitter are separated using an electronic switch into two identical channels. In each channel, signals in the form of samples after passing through low-pass filters and amplifiers get rid of the high-frequency components of the switching frequency and are formed in the form of smoothed Doppler signals. Then these two signals are fed to the phase difference meter, based on the RS-trigger. This meter gives a distance indication for the location object as a linear function of the phase difference between two Doppler signals. In this case, the phase counter is configured to determine the direction of movement of the location object.
Известно также устройство с частотной манипуляцией для определения дальности до объекта локации, в котором в приемопередатчике также используется отражательный клистрон, но он выполняет в нем одновременно функции передатчика зондирующих радиосигналов и приемника отраженных от объекта локации радиосигналов. СВЧ выход клистрона непосредственно состыкован с антенной без каких-либо развязывающих элементов (см. статью: Терещенко А.Ф., Яшин В.А. «Двухчастотный доплеровский автодинный дальномер». Электронная техника. Сер. Контрольно-измерительная аппаратура, 1966, №3, с. 109-117. [10]). Такой приемопередатчик называется автодинным. Для выделения преобразованного сигнала в клистроне-автодине используется резистор, включенный последовательно в цепь резонатора (см. рис. 4 статьи [10]). Манипуляция частоты клистрона-авто дина осуществляется подачей модулирующего напряжения в виде меандра в цепь отражателя клистрона. После усиления полученного от клистрона-автодина сигнала дальнейшая его обработка выполнена также, как в описанном выше устройстве с гомодинным приемопередатчиком. Достоинством автодинного приемопередатчика по отношению к гомодинному - простота конструкции и низкая стоимость СВЧ блока радиолокационного датчика.A device with frequency shift keying is also known for determining the distance to a location object, in which a reflective klystron is also used in the transceiver, but it simultaneously functions as a transmitter of sounding radio signals and a receiver of radio signals reflected from the location object. The microwave output of the klystron is directly coupled to the antenna without any decoupling elements (see article: Tereshchenko AF, Yashin VA, “Two-frequency Doppler autodyne range finder.” Electronic equipment. Ser. Instrumentation, 1966, No. 3 , pp. 109-117. [10]). Such a transceiver is called autodyne. To isolate the converted signal in the klystron-autodyne, a resistor is used that is connected in series to the resonator circuit (see Fig. 4 of [10]). The klystron-auto din frequency is manipulated by applying a modulating voltage in the form of a meander to the klystron reflector circuit. After amplification of the signal received from the klystron-autodyne, its further processing is performed as in the device described above with a homodyne transceiver. The advantage of an autodyne transceiver in relation to a homodyne is the simplicity of design and low cost of the microwave unit of the radar sensor.
Недостатками радиолокационных датчиков с частотной манипуляцией, использующих отражательные клистроны и другие электровакуумные приборы в качестве передатчиков и автодинов, являются большие габариты, вес и стоимость, а также высокие значения питающих напряжений и токов, что ограничивает их применение в бортовых и дешевых радиолокационных датчиках.The disadvantages of frequency-manipulated radar sensors using reflective klystrons and other electro-vacuum devices as transmitters and autodyne are large dimensions, weight and cost, as well as high values of supply voltages and currents, which limits their use in airborne and cheap radar sensors.
Свободными от указанных недостатков являются радиолокационные датчики с частотной манипуляцией, приемопередатчики которых выполнены на основе генераторных полупроводниковых приборов, таких как диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды (ЛПД) и транзисторы. При этом приемопередатчики известных устройств выполнены по гомодинной или автодинной схеме (см. патенты США US 3659293, 25.04.1972. МПК G01S 9/04. «Range-detecting Doppler radar» / R.R. Gupta [11]; US 3697985, 10.10.1972. НПК 343-5PD. «Rear end warning system for automobiles» / W.R. Faris [12]; US 3750171, 31.07.1973., G01S 9/24, G01S 9/46. «Diplexed multi-frequency CW Doppler radar» / W.R. Faris [13]; US 3750172, 31.07.1973., G01S 9/38, G01S 9/44. «Multifrequency CW radar with range cutoff» / C.P. Tresselt [14]; US 3766554, 16.10.1973. МПК G01S 9/24. «Range cutoff system for dual frequency CW radar» / C.P. Tresselt [15]; US 3832709, 28.08.1974., МПК G01S 9/42. «Motion detection apparatus having the ability to determine the direction of motion and range of a moving object» / C.F. Klein [16]; US 3898655, 05.08/1975., МПК G01/S9/44. «Variable range cut-off system for dual frequency CW radar» / C.P. Tresselt [17]).Free from these drawbacks are frequency-manipulated radar sensors, the transceivers of which are made on the basis of generator semiconductor devices, such as Gunn diodes, avalanche-span diodes (LPD) and transistors. Moreover, the transceivers of the known devices are made according to a homodyne or autodyne scheme (see US patents US 3659293, 04.25.1972.
Известны также устройства, в которых для разделения зондирующих и отраженных радиосигналов используется две антенны, из которых одна связана с передатчиком, а вторая - с приемником приемопередатчика (см., например, патенты США: US 4893125, 09.01.1990. МПК G01S 13/38. «Vehicle diplex Doppler near-obstacle detection system» / P.A. May [18]; США US 7079030, 18.07.2006. МПК G08B 13/18. «Microwave sensor» / M. Tsuji [19]; US 7167008, 23.06.2007. МПК G01S 13/00. «Microwave sensor for object detection basid on reflected microwaves» / M. Tsuji [20]; заявка Японии: JPH 02181686 A, 16.07.1990. МПК G01S 13/56. «Diplex Doppler type obstacle detector for vehicle» / F.A. Mei [21]; заявка ЕР: EP 0367404, 29.09.1989. МПК G01S 13/56. «Vehicle diplex Doppler near-obstacle detection apparatus)) / P.A. May [22]). При этом часть мощности передатчика подаются на смеситель приемника через направленный ответвитель. Однако применение двух антенн увеличивает габариты устройств, что создает трудности их применения в бортовых радиолокационных датчиках.Devices are also known in which two antennas are used to separate probing and reflected radio signals, one of which is connected to the transmitter and the other to the receiver of the transceiver (see, for example, US patents: US 4893125, 01/09/1990.
Для манипуляции частоты зондирующих радиосигналов в РЛД с ЧМНИ радиоволн обычно используются различные СВЧ генераторы, обеспечивающие электрическое управление частотой генерации. Среди них известны СВЧ генераторы, в которых частота перестраивается с помощью варикапа или YIG-сферы, кроме того, в простых и дешевых РЛД с ЧМНИ радиоволн используются также СВЧ генераторы, управляемые по цепи питания (см. фиг 1-3 патента США US 3659293, 25.04.1972. МПК G01S 9/04. «Range-detecting Doppler radar» / R.R. Gupta [11]). В последние годы промышленностью освоена широкая номенклатура доплеровских приемопередатчиков в виде готовых для применения модулей, интегрированных с антенной (см., например, «24.125 GHz, K-band FMCW radar sensor» на сайте: www.sagemillimeter.com [23]). Среди них есть модули, в которых частота передатчика стабилизирована при помощи цифрового синтезатора частоты на основе фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Для управления частотой этих синтезаторов служат микроконтроллеры, которые задают нужные значения частоты по поступающим на них командам (см. патент КНР: CN 2938141, 22.08.2007. МПК G01S 13/93. «Vehicle-mounted anti-collision radar system» / X.G. Yang [24]).To manipulate the frequency of the probing radio signals in RLDs with the FMNI of radio waves, various microwave generators are usually used that provide electrical control of the generation frequency. Among them, microwave generators are known in which the frequency is tuned using a varicap or YIG sphere, in addition, microwave generators controlled by a power circuit are also used in simple and cheap RLDs with FMNI radio waves (see Figs. 1-3 of US Pat. No. 3,659,293, 04/25/1972.
Известны также устройства, в которых наряду с частотной манипуляцией одновременно используется импульсная модуляция излучения радиоволн (см. патенты США US 3766554, 16.10.1973. МПК G01S 09/24. «Range cutoff system for dual frequency CW radar» / C.P. Tresselt [15]; US 3889261 A, 10.06.1975. МПК G01S 09/24. Range measurement pulse radar system / J. Sirven [25]; US 4697184 A, 29.09.1987. МПК G01S 13/56. «Intrusion detection radar system with amplitude and frequency carrier modulation to eliminate targets at short and long ranges» / J. Cheal [26]; US 5539410 A, 23.07.1996. МПК F42C 13/04. «Pulse Doppler proximity sensor» / J.E. Zveglich [27]; стр. 60-61 статьи: Носков В.Я., Варавин А.В., Васильев А.С., Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. №3. С. 32-86 [7]). Применение одновременно импульсной модуляции и манипуляции частоты при незначительном усложнении устройств позволяет повысить их помехоустойчивость к воздействию пассивных помех благодаря возможности формирования «мертвых зон» по дальности (см. стр. 31-43 статьи Носков В.Я., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 6. Исследования радиоимпульсных автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. №6. С. 3-51 [28]).Devices are also known in which, along with frequency manipulation, pulsed modulation of radio wave radiation is simultaneously used (see US patents US 3766554, 10.16.1973. IPC G01S 09/24. "Range cutoff system for dual frequency CW radar" / CP Tresselt [15] ; US 3889261 A, 06/10/1975. IPC G01S 09/24. Range measurement pulse radar system / J. Sirven [25]; US 4697184 A, 09/29/1987
Известны также РЛД с ЧМНИ радиоволн, в которых обработка доплеровских сигналов частично или полностью выполняется цифровыми сигнальными процессорами (см. патенты США US 6380882, 30.04.2002. МПК G01S 13/56. «Motion detector based on the Doppler principle» / S. Hegnauer [29]; US 6677887, 13.06.2004. МПК G01S 13/62. «Intrusion detection radar system» / R.K. Harman [30]; US 6703967, 09.03.2004., G01S 13/38. «Distance measuring device» / H. Kuroda [31]; US 7791528, 07.09.2010., G01S 13/00, G01S 13/58. «Method and apparatus for radar signal processing» / D. Klotzbuecher [32]; заявка ЕР: EP 1067397, 25.01.2006. МПК G01S 13/56. «Bewegungsmelder nach dem Doppler-prinzip» / S. Hegnauer [33]; патент КНР: CN 104898114, 09.09.2015. МПК G01S 13/58. «FSK-CW radar design and realization method» / Z.M. Yan [34]). Современные цифровые сигнальные процессоры (ЦСП) в составе РЛД выполняют функции управления режимами работы входящих в устройство блоков, формирования и обработки сигналов при значительном упрощении конструкции устройств и обеспечивают гибкость изменения алгоритма обработки сигналов благодаря возможности их перепрограммирования (см. стр. 71-77, рис. 55 и 60 статьи: Носков В.Я., Варавин А.В., Васильев А.С, Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. №3. С. 32-86 [7]). В составе ЦСП имеются блоки, которые выполняют функции: аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового (ЦАП) преобразователей, предназначенных для оцифровки сигналов и управления работой внешними аналоговими узлами; обмена информации с блоком индикации и управления или с персональным компьютером; спектрального анализа, цифровой фильтрации сигналов, формирования данных для индикации результатов и многих других (см. книгу: «Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX». Пер. с англ. М.: ЗАО «Компэл», 2004 [35]).Also known are RLDs with MNRI radio waves in which the processing of Doppler signals is partially or completely performed by digital signal processors (see US patents US 6380882, 04.30.2002.
Анализ уровня техники показал, что известные способы определения параметров движения объектов локации и технические решения РЛД с ЧМНИ радиоволн имеют общий недостаток. Он состоит в том, что для нормального приема и формирования доплеровских сигналов необходимо выполнение следующих противоречивых условий. С одной стороны, для минимизации амплитудно-фазовых искажений доплеровских сигналов период модуляции Тм излучения должен быть значительно меньше минимального периода доплеровского сигнала ТД=1/FД=с/2Vpƒ1,2 по крайней мере, на порядок. С другой стороны, для нормального приема отраженного радиосигнала, его преобразования и обработки время τ=2R/с распространения радиосигнала до объекта локации и обратно должно быть меньше половины периода модуляции Тм (см. стр. 45 статьи Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 5. Исследования автодинов с частотной модуляцией» // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. №3. С. 3-50 [36]). Отсюда следует, что при заданной предельной дальности R=Rmax до объекта локации и максимальной скорости его движения период модуляции Тм должен удовлетворять следующим неравенствам:An analysis of the prior art has shown that the known methods for determining the motion parameters of location objects and the technical solutions of RLD with MNII radio waves have a common drawback. It consists in the fact that for the normal reception and formation of Doppler signals it is necessary to fulfill the following conflicting conditions. On the one hand, to minimize amplitude-phase distortions of Doppler signals, the modulation period T m of radiation should be significantly less than the minimum period of the Doppler signal T D = 1 / F D = s / 2V p ƒ 1.2 at least an order of magnitude. On the other hand, for the normal reception of the reflected radio signal, its conversion and processing, the time τ = 2R / s of the propagation of the radio signal to the location object and back should be less than half the modulation period T m (see page 45 of the article Votoropin SD, Noskov V .Ya., Smolsky SM "Modern hybrid-integrated autodyne microwave and millimeter-wave generators and their application.
Из этой системы неравенств видно, что с увеличением предельной дальности Rmax и скорости , а также при переходе на более высокочастотный диапазон радиолокации, данные неравенства могут не выполняться, и нормальная работа РЛД с ЧМНИ радиоволн становится невозможной. Например, при Rmax=225 м, и ƒ1,2=24,125 ГГц левая и правая части системы неравенств становятся равными Тм=3×10-6 секунд и с дальнейшим увеличением перечисленных параметров система неравенств не имеет решения. Это является существенным ограничением известных технических решений, особенно в свете общих тенденций освоения радиолокацией миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов волн. Кроме того, в известных устройствах необходимо для выделения и формирования доплеровских сигналов иметь два идентичных канала, демодулятор частотной манипуляции (аналоговый коммутатор), тактовый генератор и синхронизатор, которые излишне усложняют реализацию РЛД с ЧМНИ радиоволн. Дополнительными недостатками известных устройств является также широкая полоса спектра зондирующего радиосигнала из-за высокой частоты манипуляции и его излучение в «нерабочих» условиях, когда объекта локации в поле излучения антенны нет, создавая помехи иным радиосредствам.From this system of inequalities it is seen that with an increase in the limiting range R max and speed , and also when moving to a higher frequency range of radar, these inequalities may not be fulfilled, and the normal operation of the RLD with the MNI of radio waves becomes impossible. For example, when R max = 225 m, and ƒ 1.2 = 24.125 GHz, the left and right sides of the system of inequalities become equal to T m = 3 × 10 -6 seconds and with a further increase in the above parameters, the system of inequalities has no solution. This is a significant limitation of the known technical solutions, especially in light of the general trends in the development of millimeter and submillimeter wavelength ranges by radiolocation. In addition, in known devices it is necessary for separation and formation of Doppler signals to have two identical channels, a frequency-shift keying demodulator (analog switch), a clock generator and a synchronizer, which unnecessarily complicate the implementation of RLDs with MNI radio waves. An additional disadvantage of the known devices is also a wide band of the spectrum of the probing radio signal due to the high frequency of manipulation and its emission in “non-working” conditions, when there is no object of location in the radiation field of the antenna, interfering with other radio facilities.
Наиболее близким аналогом (прототипом) по технической сущности, принципу действия и достигаемому положительному эффекту является РЛД с ЧМНИ радиоволн, заявленный согласно патенту США US 3913106, 14.10.1975. МПК G01S 9/24. «Radar detection apparatus for preventing vehicular collisions)) / K. Sato [37].The closest analogue (prototype) in terms of technical nature, principle of operation and the achieved positive effect is RLD with CMNI radio waves, declared according to
РЛД с ЧМНИ радиоволн прототипа содержит доплеровский приемопередатчик с возможностью электрического управления его частотой (см. фиг. 1 описания прототипа), выполненный по гомодинной схеме с раздельными антеннами для передачи и приема радиосигналов. Выход передатчика через направленный ответвитель связан с входом смесителя, выход которого подключен к входу малошумящего усилителя. Выход последнего подключен к входу амплитудно-порогового формирователя, связанного своим выходом с входом выполненного из каскадного соединения первого и второго триггеров двоичного счетчика-делителя, связанного инвертирующими выходами триггеров с дешифратором, выполненным на логическом элементе И, причем неинвертирующий выход первого триггера подключен к управляющему входу частотой доплеровского приемопередатчика, при этом неинвертирующий выход второго триггера и выход дешифратора соответственно подключены к первому и второму входам блока измерения скорости и дальности. Амплитудно-пороговый формирователь содержит последовательное соединение компаратора, формирователя фронта и среза импульсов и одновибратора.The RLD with the CMNI of the prototype radio waves contains a Doppler transceiver with the possibility of electric control of its frequency (see Fig. 1 of the prototype description), made according to a homodyne circuit with separate antennas for transmitting and receiving radio signals. The output of the transmitter through a directional coupler is connected to the input of the mixer, the output of which is connected to the input of a low-noise amplifier. The output of the latter is connected to the input of the amplitude-threshold driver, connected by its output to the input of the binary counter-divider made from the cascade connection of the first and second triggers, connected by the inverting outputs of the triggers with a decoder made on the logical element And, and the non-inverting output of the first trigger is connected to the control input the frequency of the Doppler transceiver, while the non-inverting output of the second trigger and the output of the decoder are respectively connected to the first and second moves speed and distance measuring unit. The amplitude-threshold driver includes a serial connection of a comparator, a front driver and a pulse cutoff and a single-shot.
Способ определения параметров движения объектов локации РЛД с ЧМНИ радиоволн прототипа в соответствие с описанием принципа его действия состоит в следующем. Движущийся объект локации поочередно облучают зондирующим радиосигналом на двух частотах, принимают отраженный от движущегося объекта локации радиосигнал на этих же частотах, смешивают его с частью зондирующего радиосигнала и преобразуют в область низких частот, получая два чередующихся доплеровских сигнала в виде фрагментов мгновенных значений синусоиды. Затем доплеровский сигнал усиливают и формируют в виде импульсов, причем фронты этих импульсов совпадают с каждым моментом перехода доплеровского сигнала через нуль. Далее производят деление на два числа переходов доплеровского сигнала через нуль, дешифрируют результат деления и переключают частоту зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую в моменты каждого перехода доплеровского сигнала через нуль. При этом дальность до объекта локации определяют по длительности временных интервалов, соответствующих скачкам фазы сигнала при переключении частоты зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую, а относительную скорость движения объекта определяют исходя из длительности периодов доплеровского сигнала.The method for determining the motion parameters of the objects of the RLD location with the CMNI radio waves of the prototype in accordance with the description of the principle of its action is as follows. The moving location object is alternately irradiated with a sounding radio signal at two frequencies, the radio signal reflected at the same frequencies is received from the moving location object, mixed with a part of the sounding radio signal and converted to the low frequency region, receiving two alternating Doppler signals in the form of fragments of instantaneous sinusoid values. Then the Doppler signal is amplified and formed in the form of pulses, and the fronts of these pulses coincide with each moment the Doppler signal passes through zero. Next, divide by two numbers of transitions of the Doppler signal through zero, decode the result of division and switch the frequency of the probing radio signal from one frequency to another at the moments of each transition of the Doppler signal through zero. In this case, the distance to the location object is determined by the duration of the time intervals corresponding to the phase jumps of the signal when switching the frequency of the probing radio signal from one frequency to another, and the relative speed of the object is determined based on the duration of the periods of the Doppler signal.
Анализ прототипа показал, что известный способ определения параметров движения объектов локации и техническая его реализация РЛД с ЧМНИ радиоволн имеют ряд недостатков. Основной недостаток состоит в том, что способ определения параметров движения объектов локации прототипа обеспечивает нормальное функционирование устройства только в условиях, когда время τ распространения зондирующего радиосигнала до объекта локации и обратно в виде отраженного радиосигнала пренебрежимо мало по сравнению с периодом ТД доплеровского сигнала: τ<<ТД. В этом (назовем его первом) случае импульсы на неинвертирующем выходе второго триггера (см. эпюру на фиг. 2Н описания прототипа), период которых обозначим как Тскор, служат в блоке измерений для определения скорости движения объекта локации. Согласно описанию прототипа (см. эпюру на фиг. 2А описания прототипа) длительность импульсов для первого случая равна , здесь смысл обозначений Т1, t0 и t2 раскрыт на эпюре фиг. 2А и в описания прототипа. Их временной интервал равен периоду доплеровского сигнала , а скорость объекта локации в блоке измерений вычисляется по формуле:The analysis of the prototype showed that the known method for determining the motion parameters of location objects and its technical implementation of RLD with MNII radio waves have several disadvantages. The main disadvantage is that the method of determining the motion parameters of the objects of the location of the prototype ensures the normal functioning of the device only in conditions where the propagation time τ of the probing radio signal to the location object and back in the form of a reflected radio signal is negligible compared to the period T D of the Doppler signal: τ <<T D This (called first) case, pulses at the noninverting output of the second flip-flop (see. Epure FIG. 2H description of a prototype), whose period is denoted as T spd, are in the measurement unit for determining the velocity of the location of the object. According to the description of the prototype (see the plot in Fig. 2A of the description of the prototype), the pulse duration for the first case is , here the meaning of the designations T 1 , t 0 and t 2 is disclosed in the diagram of FIG. 2A and in the description of the prototype. Their time interval is equal to the period of the Doppler signal , and the speed of the location object in the measurement block is calculated by the formula:
При этом длительность импульсов Трасст (для определения расстояния R) на выходе дешифратора (элемента И) (см. эпюру на фиг. 2J описания прототипа) соответствует временным интервалам tϕ=t1-t0, обусловленным скачкам фазы доплеровского сигнала при переключении частоты зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую: (см. обозначения t0 и t1 на эпюре фиг. 2 описания прототипа). По длительности этих импульсов с учетом периода ТД доплеровского сигнала в блоке измерения для этого (первого) случая находится расстояние до объекта локации:In this case, the pulse duration T dist (to determine the distance R) at the output of the decoder (element I) (see the diagram in FIG. 2J of the prototype description) corresponds to time intervals t ϕ = t 1 -t 0 due to phase jumps of the Doppler signal when switching the frequency sounding radio signal from one frequency to another: (see the designations t 0 and t 1 on the plot of FIG. 2 of the description of the prototype). By duration of these pulses, taking into account the period T D of the Doppler signal in the measurement unit for this (first) case, is the distance to the location object:
Однако с увеличением расстояния R до объекта локации и относительной скорости Vp его движения время распространения τ радиосигналов и период ТД=с/2ƒ1,2Vp доплеровского сигнала становятся по длительности соизмеримыми. Особенно такая ситуация характерна для РЛД ЧМНИ в диапазонах миллиметровых и субмиллиметровых волн. Например, для значений R=225 м, Vр=300 м/с и ƒ1,2=78 ГГц имеем: τ=2R/с=1,5×10-6 и ТД=6,4×10-6 секунды. В таком случае (назовем его вторым) при формировании и обработке доплеровских сигналов необходимо учитывать фактор времени распространения τ радиосигналов до объекта локации и обратно. В течение времени τ после скачка частоты на выходе смесителя формируется сигнал биений с частотой, равной разносу частот Δƒ=ƒ2-ƒ1 (см. рис. 8.17 и описание к нему на стр. 218-221 книги: Виницкий А.С. «Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн». М.: Сов. радио, 1961. [1]). Сигнал биений по частоте значительно выше доплеровского сигнала и он подавляется на выходе смесителя и в усилителе доплеровского сигнала, т.е. фактически его нет. Формирование доплеровского сигнала начинается после прихода отраженного радиосигнала, т.е. через время распространения г (см. рис. 8.17 и описание к нему на стр. 218-221 книги: Виницкий А.С. «Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн». М.: Сов. радио, 1961. [1]). Поэтому во втором случае при нахождении длительности импульса Трасст на неинвертирующем выходе второго триггера к каждому интервалу времени tϕ, соответствующему скачку фазы доплеровского сигнала при переключении частоты зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую, в этом случае добавляется время распространения τ: . Аналогично, при определении длительности импульсов Тскор также необходимо учитывать время распространения τ. Как видно из эпюр на фиг. 2А описания прототипа, в этом случае скачков частоты за период доплеровского сигнала насчитывается четыре. Поэтому к длительности каждого импульса Тскор на неинвертирующем выходе второго триггера прибавляется четыре интервала времени распространения т радиосигналов до объекта локации и обратно: However, with increasing distance R to the location object and the relative speed V p of its movement, the propagation time τ of the radio signals and the period T D = s / 2ƒ 1,2 V p of the Doppler signal become comparable in duration. This situation is especially characteristic of the CMNI RLD in the ranges of millimeter and submillimeter waves. For example, for values of R = 225 m, V p = 300 m / s and ƒ 1.2 = 78 GHz, we have: τ = 2R / s = 1.5 × 10 -6 and T D = 6.4 × 10 -6 seconds. In this case (let's call it second), when generating and processing Doppler signals, it is necessary to take into account the propagation time factor τ of radio signals to the location object and vice versa. During time τ, after a frequency jump at the mixer output, a beat signal is generated with a frequency equal to the frequency spacing Δƒ = ƒ 2 -ƒ 1 (see Fig. 8.17 and the description thereto on pages 218-221 of the book: A. Vinitsky, “ Essay on the basics of radar in the continuous emission of radio waves. "M .: Sov. Radio, 1961. [1]). The beat signal in frequency is much higher than the Doppler signal and it is suppressed at the mixer output and in the Doppler signal amplifier, i.e. in fact, he is not. The formation of the Doppler signal begins after the arrival of the reflected radio signal, i.e. after the propagation time of r (see Fig. 8.17 and the description thereto on pages 218-221 of the book: AS Vinitsky, “An Essay on the Basics of Radar with Continuous Radiation of Radio Waves.” M .: Sov. Radio, 1961. [1]) . Therefore, in the second case, when the pulse duration T is found, the distance at the non-inverting output of the second trigger to each time interval t ϕ corresponding to the phase jump of the Doppler signal when switching the frequency of the probe radio signal from one frequency to another, in this case the propagation time τ is added: . Similarly, when determining the pulse duration T speed it is also necessary to take into account the propagation time τ. As can be seen from the diagrams in FIG. 2A of the description of the prototype, in this case, there are four frequency jumps during the Doppler signal period. Therefore, four intervals of the propagation time t of radio signals to the location object and vice versa are added to the duration of each pulse T speed at the non-inverting output of the second trigger:
Блок измерения устройства-прототипа в соответствие с заложенным в него алгоритмом вычислений во втором случае определяет относительную скорость движения объекта:The measurement unit of the prototype device in accordance with the calculation algorithm laid down in it in the second case determines the relative speed of the object:
По длительности этих импульсов с учетом полученных значений в блоке измерения для второго случая находится расстояние до объекта локации:By duration of these pulses, taking into account the obtained values in the measurement unit for the second case is the distance to the location object:
Если первый случай считать истинным, то во втором случае устройство-прототип при измерениях дает следующие методические ошибки по скорости и расстоянию ΔR=R(2) - R(1):If the first case is considered true, then in the second case the prototype device during measurements gives the following methodological errors in speed and the distance ΔR = R (2) - R (1) :
, ,
, ,
гдеWhere
- относительная методическая ошибка определения скорости; - relative methodological error in determining the speed;
- относительная методическая ошибка определения расстояния; - relative methodological error in determining the distance;
τн=τ/ТД - нормированное относительно периода ТД доплеровского сигнала время τ распространения радиосигналов до объекта локации и назад;τ n = τ / T D - normalized relative to the period T D of the Doppler signal, the time τ of the propagation of radio signals to the location object and back;
tϕн=tϕн/ТД - нормированный относительно периода ТД доплеровского сигнала временной скачок доплеровского сигнала при переключении частоты зондирующего радиосигнала.t ϕn = t ϕn / T D is the time jump of the Doppler signal normalized with respect to the period T D of the Doppler signal when switching the frequency of the probing radio signal.
Из анализа формулы для относительной ошибки γскор следует, что с увеличением нормированного времени τн относительная методическая ошибка определения скорости быстро растет, причем в сторону занижения ее истинного значения. Например, при значении τн=0,1 получим: γскор=-0,28.From the analysis of the formula for the relative error γ scor it follows that with an increase in the normalized time τ n, the relative methodological error in determining the speed increases rapidly, and in the direction of underestimating its true value. For example, a value of τ n = 0.1 obtain: γ = -0.28 spd.
Анализ формулы для относительной ошибки γрасст показал, что эта погрешность зависит также от величины tϕн, т.е. от текущего расстояния до объекта локации. Например, при значении tϕн=0,25 методическая погрешность определения расстояния равна нулю. Однако при иных значениях tϕн погрешность определения расстояния быстро растет, причем возрастает в сторону завышения отсчета при условии tϕн<0,25 и возрастает в сторону занижения отсчета - при условии tϕн>0,25. Например, при значениях tϕн=0,1 и τн=0,1 получим: γрасст=0,43.An analysis of the formula for the relative error γ dist showed that this error also depends on the value of t ϕн , i.e. from the current distance to the location object. For example, with a value of t ϕn = 0.25, the methodological error in determining the distance is zero. However, for other values of t ϕn, the error in determining the distance increases rapidly, and increases toward the overestimation of the reference under the condition t ϕn <0.25 and increases towards the underestimation of the reference - under the condition t ϕn > 0.25. For example, with values of t ϕn = 0.1 and τ n = 0.1, we obtain: γ dist = 0.43.
Таким образом, суть проблемы устройства-прототипа состоит в том, что оно может работать только при малых расстояниях и низких скоростях движения объекта локации, таких, когда выполняется условие пренебрежимо малого времени распространения радиосигналов до объекта локации и обратно по сравнению с периодом доплеровского сигнала. В случае, когда указанное пренебрежение не выполняется, известное устройство не обеспечивает удовлетворительную точность определения расстояния и скорости движения объектов локации. Это является существенным ограничением известного технического решения, особенно в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах радиоволн.Thus, the essence of the problem of the prototype device is that it can only work at small distances and low speeds of the location object, such that the condition for the negligible propagation time of radio signals to the location object and vice versa compared with the period of the Doppler signal is fulfilled. In the case when the specified neglect is not performed, the known device does not provide satisfactory accuracy in determining the distance and speed of movement of location objects. This is a significant limitation of the known technical solution, especially in the millimeter and submillimeter ranges of radio waves.
Частота манипуляции частоты зондирующего радиосигнала в устройстве-прототипе, как отмечалось выше, в четыре раза выше частоты доплеровского сигнала. При этом неизбежно расширение спектра радиосигнала в рабочем режиме устройства, когда в поле излучения антенны находится объект локации. Это является дополнительным недостатком устройства-прототипа, поскольку зондирующий радиосигнал может создавать помехи иным радиосредствам. Кроме того, в устройстве-прототипе не предусмотрено определение направления движения объекта локации.The frequency manipulation frequency of the probing radio signal in the prototype device, as noted above, is four times higher than the frequency of the Doppler signal. In this case, the expansion of the spectrum of the radio signal in the operating mode of the device is inevitable when a location object is in the radiation field of the antenna. This is an additional disadvantage of the prototype device, since the probing radio signal can interfere with other radio means. In addition, the prototype device does not provide for determining the direction of movement of the location object.
Таким образом, решение указанной проблемы состоит в том, чтобы снять указанные ограничения, а именно, расширить рабочую область РЛД с ЧМНИ радиоволн по дальности и скорости в сторону их увеличения, а также снизить уровень неосновных спектральных составляющих зондирующих радиосигналов и обеспечить определение направления движения объекта локации. Это достигается тем, что в способе определения параметров движения объектов локации в РЛД с ЧМНГ радиоволн, при котором поочередно облучают движущийся объект локации зондирующим радиосигналом на двух частотах, принимают отраженный от движущегося объекта локации радиосигнал на этих же частотах, смешивают его с частью зондирующего радиосигнала, преобразуют его в область низких частот, получая два чередующихся доплеровских сигнала, которые затем усиливают и формируют в виде импульсов, причем срез этих импульсов совпадает с переходом доплеровского сигнала через нуль при одном и том же знаке производной от мгновенного значения доплеровского сигнала, производят подсчет целого числа периодов доплеровского сигнала и дешифрируют результаты подсчета, по завершении подсчета, переключают частоту зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую в моменты перехода доплеровского сигнала через нуль при одном и том же знаке производной от мгновенного значения доплеровского сигнала, при этом дальность до объекта локации определяют по разности временных интервалов излучения зондирующего радиосигнала на одной и другой частоте, направление движения объекта локации определяют по знаку упомянутой разности временных интервалов, а относительную скорость движения объекта определяют исходя из длительности периодов доплеровского сигнала, полученных после дешифрации.Thus, the solution to this problem is to remove the indicated restrictions, namely, to expand the working area of RLD with MNI radio waves in range and speed in the direction of their increase, as well as to reduce the level of minor spectral components of the probing radio signals and to determine the direction of movement of the location object . This is achieved by the fact that in the method for determining the parameters of the movement of location objects in the RLD with the CMNG radio waves, in which the moving location object is irradiated with a sounding radio signal at two frequencies, the radio signal reflected from the moving location object at the same frequencies is received, it is mixed with a part of the sounding radio signal, transform it into a low-frequency region, receiving two alternating Doppler signals, which are then amplified and formed in the form of pulses, and the cut of these pulses coincides with the transition of additional of the Erov signal through zero at the same sign of the derivative of the instantaneous value of the Doppler signal, an integer number of periods of the Doppler signal are calculated and the results of the calculation are decrypted, upon completion of the calculation, the frequency of the probing radio signal is switched from one frequency to another at the moments when the Doppler signal passes through zero the same sign of the derivative of the instantaneous value of the Doppler signal, while the distance to the location object is determined by the difference in the time intervals of radiation Ndira radio signal on one and another frequency, the direction of motion of the object location is determined by the sign of the difference of time slots, and the relative speed of the object is determined based on the duration of periods of the Doppler signal obtained after decoding.
Для реализации заявленного способа разработано устройство для определения параметров движения объекта локации. Устройство содержит антенну, связанную с управляемым по частоте доплеровским приемопередатчиком, усилитель, подключенный к сигнальному выходу управляемого по частоте доплеровского приемопередатчика, и амплитудно-пороговый формирователь, подключенный к выходу усилителя, а также счетчик-делитель, совмещенный с дешифратором, блок сравнения временных интервалов и блок измерений, при этом к первому выходу амплитудно-порогового формирователя подключен счетный вход счетчика-делителя, а ко второму выходу амплитудно-порогового формирователя подключены вход сброса счетчика-делителя, первый вход блока сравнения временных интервалов и входная клемма «Обнаружение» блока измерений, причем неинвертирующий и инвертирующий выходы счетчика-делителя соответственно подключены ко второму и третьему входам блока сравнения временных интервалов, выход которого подключен к входной клемме «Дальность» блока измерений, при этом неинвертирующий выход счетчика-делителя подключен также к входу управления частотой доплеровского приемопередатчика, а выход одного из старших разрядов дешифратора - к входной клемме «Скорость» блока измерений.To implement the claimed method, a device has been developed for determining the motion parameters of a location object. The device includes an antenna connected to a frequency-controlled Doppler transceiver, an amplifier connected to the signal output of a frequency-controlled Doppler transceiver, and an amplitude-threshold driver connected to the output of the amplifier, as well as a counter-divider combined with a decoder, a unit for comparing time intervals and a measurement unit, in this case, a counting input of the counter-divider is connected to the first output of the amplitude-threshold former, and to the second output of the amplitude-threshold former I connected the reset input of the counter-divider, the first input of the time interval comparison unit and the “Detection” input terminal of the measurement unit, and the non-inverting and inverting outputs of the counter-divider are respectively connected to the second and third inputs of the time interval comparison unit, the output of which is connected to the input terminal “ Range "of the measurement unit, while the non-inverting output of the counter-divider is also connected to the frequency control input of the Doppler transceiver, and the output of one of the higher bits Rathore - to input terminal "Speed" measurement unit.
Техническим результатом предложенного способа является расширение рабочей области устройства по дальности и скорости в сторону их увеличения благодаря выбору условий переключения зондирующего радиосигнала с одной частоты на другую и отсчета целого числа периодов доплеровского сигнала. Если в устройстве-прототипе переключение частоты зондирующего радиосигнала осуществляется в каждый момент перехода доплеровского сигнала через нуль, то в предлагаемом устройстве переключение выполняется только в моменты перехода мгновенных значений доплеровского сигнала через нуль при одном и том же знаке производной мгновенного значения доплеровского сигнала. Эти условия, как показано ниже при описании работы устройства, позволили определять величину скачка фазы доплеровского сигнала при переключении частоты зондирующего радиосигнала с учетом его знака (положительного или отрицательного). Учет знака скачка фазы при формировании временных интервалов вызывает соответствующее уменьшение одного временного интервала и увеличение другого временного интервала зондирования объекта локации. Операция сравнения (вычитания) временных интервалов зондирования объекта локации на одной и другой частоте радиосигнала позволила исключить зависимость результатов обработки доплеровских сигналов от времени распространения радиосигналов до объекта локации и обратно и, тем самым, снять имеющееся у прототипа ограничение.The technical result of the proposed method is to expand the working area of the device in range and speed in the direction of their increase due to the choice of conditions for switching the probing radio signal from one frequency to another and counting an integer number of periods of the Doppler signal. If in the prototype device the switching of the frequency of the probing radio signal is carried out at each moment of the transition of the Doppler signal through zero, then in the proposed device the switching is performed only at the moments of transition of the instantaneous values of the Doppler signal through zero at the same sign of the derivative of the instantaneous value of the Doppler signal. These conditions, as shown below in the description of the operation of the device, made it possible to determine the phase jump of the Doppler signal when switching the frequency of the probing radio signal taking into account its sign (positive or negative). Taking into account the sign of the phase jump during the formation of time intervals causes a corresponding decrease in one time interval and an increase in another time interval for sounding the location object. The operation of comparing (subtracting) the time intervals of sounding the location object at one and the other frequency of the radio signal made it possible to exclude the dependence of the processing results of Doppler signals on the propagation time of radio signals to the location object and vice versa, and thereby remove the limitation of the prototype.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена структурная схема устройства, реализующего предложенный способ; на фиг. 2 приведена структурная схема амплитудно-порогового формирователя; на фиг. 3 и 4 приведены эпюры, поясняющие принцип действия устройства. Суть предложенного способа будет рассмотрена ниже при описании работы устройства.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a structural diagram of a device that implements the proposed method; in FIG. 2 shows a structural diagram of an amplitude-threshold driver; in FIG. 3 and 4 are diagrams explaining the principle of operation of the device. The essence of the proposed method will be discussed below when describing the operation of the device.
Устройство содержит (см. фиг. 1) антенну 1, связанную с управляемым по частоте доплеровским приемопередатчиком 2, усилитель 3, амплитудно-пороговый формирователь 4, счетчик-делитель 5, совмещенный с дешифратором 6, блок 7 сравнения временных интервалов и блок измерений 8. При этом к сигнальному выходу 9 приемопередатчика 2 подключены последовательно соединенные усилитель 3 и амплитудно-пороговый формирователь 4, к первому выходу 10 которого подключен счетный вход 11, а ко второму выходу 12 - вход 13 сброса счетчика-делителя 5, выходы счетных триггеров которого связаны с входами дешифратора 6. Второй выход 12 амплитудно-порогового формирователя 4 подключен к клемме 14 «Обнаружение» блока измерений 8 и к первому входу 15 блока 7 сравнения временных интервалов. Неинвертирующий 16 и инвертирующий 17 выходы счетчика-делителя 5 соответственно подключены ко второму 18 и третьему 19 входам устройства 7 сравнения временных интервалов, при этом выход 16 счетчика-делителя 5 подключен также к входу 20 управления частотой приемопередатчика 2. Клемма 21 «Скорость» блока измерений 8 соединена с выходом 22 дешифратора 6, а клемма 23 «Дальность» блока измерений 8 соединена с выходом 24 устройства 7 сравнения временных интервалов.The device contains (see Fig. 1) an
Антенна 1 может иметь различные варианты исполнения, зависящие от требований к диаграмме направленности и рабочего диапазона частот, например, в виде щелевого вибратора, рупорной, диэлектрической стержневой, спиральной антенны или типа «волновой канал» (см. соответственно стр. 115, 149, 218, 239, 260, книги: «Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов» / Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1972. [38]).
Доплеровский приемопередатчик 2 с возможностью частотной манипуляции излучения имеет альтернативные технические решения. Он может быть выполнен по гомодинной или автодинной схеме (см. фигуры 4, 5 и 6 в описании прототипа; фиг. 1 и 2 в описании патента США US 3750171, 31.07.1973., G01S 9/24, G01S 9/46. «Diplexed multi-frequency CW Doppler radar» / W.R. Faris [13]; описание доплеровского модуля на сайте: «24.125 GHz, K-band FMCW radar sensor» на сайте: www.sagemillimeter.com [23]). При гомодинном исполнении приемопередатчик 2 содержит отдельные узлы передатчика и приемника, связанные с антенной 1 через развязывающее устройство, например, циркулятор (см. фигуры 4, 5 и 6 в описании патента КНР: CN 104898114, 09.09.2015. МПК G01S 13/58. «FSK-CW radar design and realization method» / Z.M. Yan [34]). При автодинном исполнении функции передатчика и приемника выполняет единственный элемент - автогенератор (см. фиг. 2 в описании патента США US 3750171, 31.07.1973., G01S 9/24, G01S 9/46. «Diplexed multi-frequency CW Doppler radar» / W.R. Faris [13]). При этом автогенератор связан с антенной 1 напрямую, без каких-либо развязывающих элементов. Для выделения доплеровского сигнала обычно к генераторной камере подключается детекторная секция (см. рис. 1 статьи Kotani M., Mitsui S., Shirahata K. «Load-variation detector characteristics of a detector-diode loaded Gunn oscillator» // Electronics and Communications in Japan. 1975. Vol. 58-B. No. 5. P. 60-66 [39]) или в цепи питания автогенератора используется одна из схем устройства регистрации сигналов, описанных в статье: Носков В.Я., Смольский С.М. «Регистрация автодинного сигнала в цепи питания генераторов на полупроводниковых диодах СВЧ. (Обзор)» // Техника и приборы СВЧ. 2009. №1. С. 14-26 [40]. При одновременной модуляции частоты зондирующего радиосигнала и выделения доплеровского сигнала в цепи питания генератора обычно используется блок модуляции-выделения сигналов, выполненный на базе операционного усилителя и транзистора (см. рис. 23, б на стр. 34 статьи: Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 5. Исследования автодинов с частотной модуляцией» // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. №3. С. 3-50 [38]).
Усилитель 3 (см. фиг. 1, а) одновременно совмещает функции усиления и фильтрации сигнала в требуемой полосе доплеровских частот. Усилитель 3 может быть выполнен в виде обычного усилителя переменного сигнала и содержать элементы коррекции и формирования частотной характеристики (см., например, стр. 38-40, рис. 2.9 и 2.10. книги: Щербаков В.И., Грездов Г.И. «Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник». К.: Техника, 1983 [41]).The amplifier 3 (see Fig. 1, a) simultaneously combines the amplification and filtering functions of the signal in the desired Doppler frequency band.
Амплитудно-пороговый формирователь 4 (см. фиг. 1) может иметь различные технические решения, направленные на выделение доплеровского сигнала на фоне шумов и формирование сигнала в виде нормированных по амплитуде импульсов с привязкой их среза к переходу доплеровского сигнала через нуль при одном и том же знаке производной мгновенных значений доплеровского сигнала. Одно из возможных технических решений амплитудно-порогового устройства 4 представлено на структурной схеме фиг. 2. Амплитудно-пороговое устройство 4 содержит первый 25 и второй 26 компараторы с противошумовым гистерезисом (см. стр. 253-262, рис. 6.51 книги Херпи М. «Аналоговые интегральные схемы». М.: Радио и связь, 1983 [42]) и линейный амплитудный детектор 27 доплеровского сигнала, выполненный, например, на основе операционного усилителя (см. рис. 3.6-7 на стр. 173 книги: Ровдо А.А. «Полупроводниковые диоды и схемы с диодами». М.: Лайт ЛТД, 2000 [43]). Входы первого компаратора 25 и линейного амплитудного детектора 27 соединены вместе и образуют вход амплитудно-порогового формирователя 4, а выход первого компаратора 25 является первым выходом 10 амплитудно-порогового формирователя 4. Выход линейного амплитудного детектора 27 подключен к входу второго компаратора 26, выход которого является вторым 12 выходом амплитудно-порогового формирователя 4.The amplitude-threshold driver 4 (see Fig. 1) can have various technical solutions aimed at isolating the Doppler signal against the background of noise and generating a signal in the form of impulses normalized by amplitude with reference to their cutoff to the transition of the Doppler signal through zero at the same sign of the derivative of the instantaneous values of the Doppler signal. One of the possible technical solutions of the amplitude-
В качестве счетчика-делителя 5 предпочтительно использование микросхемы, совмещающей в одном корпусе собственно счетчик-делитель 5 и дешифратор 6 (см. рис. 2.37-2.41 на стр. 237-241 книги: Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы. Справочник». М.: Металлургия, 1988 [44]). При этом выходы счетных триггеров счетчика-делителя 5 соединены с входами дешифратора 6 внутри корпуса микросхемы.As a
Блок 7 сравнения временных интервалов может быть выполнен на основе аналоговых или цифровых методов измерения временных интервалов. В «аналоговом» варианте исполнения это устройство может быть выполнено с применением принципа преобразования временных интервалов в напряжения (см., например, описание авт.свидетельства СССР №683006 от 30.08.1979. (Бюлл. №32). МПК H03K 5/20. «Устройство сравнения временных интервалов» / С.Я. Красюкова [45]) с последующим сравнением полученных напряжений посредством разностного усилителя (см. стр. 219-225, рис. 6.10 книги: Херпи М. «Аналоговые интегральные схемы». М.: Радио и связь, 1983 [42]). Более предпочтительным является «цифровой» вариант исполнения, в котором разница между временными интервалами просто находится с помощью цифрового измерителя временных интервалов (см. рис. 3.1 и 3.2 на стр. 63 книги: Алешечкин A.M., Мусонов В.М., Романов А.П. «Метрология и радиоизмерения». Учебное пособие. Красноярск: СибФУ, 2008 [46]), выполненным на основе реверсивного счетчика. При этом на счетный вход «Больше» реверсивного счетчика сначала подаются счетные импульсы при измерении первого временного интервала, а на счетный вход «Меньше» - при измерении второго временного интервала (см. описание на стр. 242-246 книги: Шило В. Л. «Популярные цифровые микросхемы. Справочник». М.: Металлургия, 1988 [44]). При этом вход сброса счетчика является первым входом блока 7 сравнения временных интервалов.
Блок 8 измерений может быть выполнен на основе известных аналоговых и цифровых методов измерения временных интервалов, последний более предпочтителен. Блок 8 измерений может быть выполнен с применением «жесткой логики», программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), иных программируемых цифровых схем или микроконтроллеров. Методы измерения временных параметров сигналов и принципы построения таких измерителей изложены в технической литературе (см., например, стр. 80-119 книги: Комаров И.В., Смольский С.М. «Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-модулированных колебаний». М.: Горячая линия-Телеком, 2010 [47]; стр. 280-291 книги: «Метрология и радиоизмерения» под ред. В.И. Нефедова. М.: Высшая школа, 2003 [48]; в книге: Ратхор Т.С. «Цифровые измерения. Методы и схемотехника». М.: Техносфера, 2004 [49]; в книге «Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX». Пер. с англ. М.: ЗАО «Компэл», 2004 [35]).
Радиолокационный датчик с ЧМНИ радиоволн работает следующим образом.The radar sensor with MNI radio waves works as follows.
При подаче напряжения от источника питания (на фиг. 1 он не показан) в передающем устройстве доплеровского приемопередатчика 2 при его гомодинном исполнении возникают СВЧ колебания, которые в виде зондирующего радиосигнала поступают в антенну 1 и в соответствие с ее диаграммой направленности излучаются в контролируемое пространство. Часть СВЧ излучения передающего устройства одновременно воздействует на смесительный элемент приемного устройства доплеровского приемопередатчика 2. При автодинном исполнении приемопередатчика 2 функция смешения и преобразования частоты выполняется на собственной нелинейности активного элемента автогенератора-автодина.When voltage is applied from the power source (not shown in Fig. 1), microwave oscillations occur in the transmitting device of the
Рассмотрим сначала работу устройства при отсутствии в поле излучения антенны 1 объекта локации. В этом случае отраженный радиосигнал, естественно, отсутствует, и на смесительный элемент воздействуют только внутренние шумы приемопередатчика 2. Эти шумы преобразуются на нелинейности смесительного элемента в область низких (доплеровских) частот и поступают через усилитель 3 на вход амплитудно-порогового формирователя 4. Пороговые уровни входящих в амплитудно-пороговый формирователь 4 компараторов 25 и 26 (см. фиг. 2) выбраны выше, чем среднеквадратический уровень шума. Поэтому на первом 10 и втором 12 выходах амплитудно-порогового формирователя 4 уровни напряжения равны нулю. При этом выходное напряжение низкого уровня со второго выхода 12 амплитудно-порогового формирователя 4, поступающее на вход 13 «Сброс» счетчика-делителя 5 и дешифратора 6, а также на первый вход 15 блока 7 сравнения временных интервалов, «удерживает» в нулевом состоянии неинвертирующий выход 16 счетчика-делителя 5 и выход 24 блока 7 сравнения временных интервалов. Кроме того, на входе 20 управления частотой приемопередатчика 2 управляющее напряжение равно логическому нулю. При этом частота излучения приемопередатчика 2 не изменяется и равна ƒ1.Let us first consider the operation of the device in the absence in the radiation field of the
Таким образом, в описанном случае, когда отраженный от объекта локации радиосигнал отсутствует, частота СВЧ излучения приемопередатчика 2 неизменна и на всех информационных входах «Обнаружение» 14, «Скорость» 21 и «Дальность» 23 блока 8 измерений данные об объекте локации отсутствуют.Thus, in the described case, when the radio signal reflected from the location object is absent, the microwave frequency of the
Теперь рассмотрим работу устройства при наличии в поле излучения антенны 1 объекта локации. В этом случае отраженный радиосигнал в смесителе приемопередатчика 2 преобразуется в квазигармонический сигнал доплеровской частоты, который поступает на выход 9. После усиления и фильтрации в усилителе 3 этот сигнал поступает на вход амплитудно-порогового формирователя 4. Здесь он подается на входы первого компаратора 25 с противошумовым гистерезисом и линейного амплитудного детектора 27 (см. фиг. 2). Продетектированное напряжение детектором 27 далее поступает на вход второго компаратора 26 с противошумовым гистерезисом. При превышении амплитудой доплеровского сигнала пороговых уровней первого 25 и второго 26 компараторов с противошумовым гистерезисом на первом выходе 10 амплитудно-порогового формирователя 4 производится формирование нормированных по амплитуде импульсных сигналов доплеровской частоты. При этом благодаря выбору входящих в первый компаратор 25 с противошумовым гистерезисом номиналов элементов в соответствие с рекомендациями и формулами для расчета, изложенными на стр. 260 книги: Херпи М. Аналоговые интегральные схемы. М.: Радио и связь, 1983 [42], срез формируемых импульсов совпадает с моментом перехода доплеровского сигнала через нуль с одной и той же производной мгновенного значения доплеровского сигнала. На втором выходе 12 амплитудно-порогового формирователя 4 устанавливается уровень логической единицы, свидетельствующей об обнаружении объекта локации. При этом по входу 13 «Сброс» счетчик-делитель 5 получает разрешение на подсчет поступающих на счетный вход 11 импульсов с первого выхода 10 амплитудно-порогового формирователя 4, а по первому входу 15 блок 7 сравнения временных интервалов переводится в рабочий режим измерения временных интервалов.Now consider the operation of the device in the presence in the radiation field of the
После завершения подсчета N периодов доплеровского сигнала (здесь N - коэффициент деления счетчика-делителя 5, который может выбираться в пределах от единицы до десятков раз) на неинвертирующем выходе 16 счетчика-делителя 5 и входе 20 управления частотой приемопередатчика 2 происходит изменение состояния на «единицу» и, соответственно, переключение частоты излучения на вторую частоту ƒ2. Изменение частоты излучения приемопередатчика 2 с первой ƒ1 частоты на вторую ƒ2 вызывает (после прихода через время τ отраженного излучения) скачок фазы доплеровского сигнала на угол ϕ1-2: ϕ1-2=4π(ƒ2-ƒ1)R/с (см. формулу 8.76 в книге: Виницкий А.С. Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн. М.: Сов. радио, 1961 [1]). Из формулы для ϕ1-2 видно, что при выполнении условия ƒ2<ƒ1 знак скачка фазы отрицательный: ϕ1-2<0.After completing the calculation of N periods of the Doppler signal (here N is the division ratio of the
После завершения описанного выше цикла подсчета N переходов доплеровского сигнала через нуль на частоте ƒ2 происходит обратное изменение частоты излучения приемопередатчика 2: со второй ƒ2 частоты на первую ƒ1. При этом также после прихода через время τ отраженного от объекта локации излучения происходит скачок фазы на угол ϕ2-1: ϕ2-1=4π(ƒ1-ƒ2)R/с, который по величине равен углу ϕ1-2, но по знаку является обратным первому, т.е. ϕ2-1>0.After completing the above cycle of counting N transitions of the Doppler signal through zero at a frequency of ƒ 2 , the radiation frequency of the
На фиг. 3, а приведены временные эпюры 1 и 2 доплеровских сигналов u1(t) и u2(t), полученных от движущегося объекта локации соответственно на частотах ƒ1 и ƒ2 излучения приемопередатчика 2 для гипотетического случая отсутствия «обратной связи по частоте», т.е. частотная манипуляция зондирующего радиосигнала отключена. На этой же фигуре для случая наличия «обратной связи по частоте» стрелками около эпюр показано перемещение по оси времени t изображающей точки мгновенного значения доплеровского сигнала. Значение коэффициента деления N счетчика-делителя 5 здесь и далее принято равным двум. На фигуре 3, б представлена эпюра выходного напряжения uсч(t) счетчика-делителя 5, показаны период ТД доплеровского сигнала, а также временные интервалы Т1 и 2Т, соответствующие временам работы устройства на первой ƒ1 и второй ƒ2 частотах приемопередатчика 2. Для наглядности здесь рассмотрен случай, когда время τ распространения излучения до объекта локации и обратно пренебрежимо мало по сравнению с периодом ТД доплеровского сигнала: τ<<ТД.In FIG. 3a shows time plots of Doppler signals 1 and 2 u 1 (t) and u 2 (t) received from a moving location object at frequencies соответственно 1 and ƒ 2 of the radiation of
В реальной ситуации сравнительно больших дальностей и высоких значений частоты доплеровского сигнала, когда время τ распространения радиосигналов до объекта локации и обратно соизмеримо с периодом ТД доплеровского сигнала, как показано выше, необходимо учитывать время τ распространения радиосигналов до объекта локации и обратно. Для этого случая на фигуре 4, а приведены эпюры результирующего доплеровского сигнала up(t) на входе амплитудно-порогового формирователя 4 и выходного напряжения uсч(t) счетчика-делителя 5 (см. фиг. 4, б). Выносками показаны период ТД доплеровского сигнала, временные интервалы Т1 и Т2 работы устройства на первой ƒ1 и второй ƒ2 частотах соответственно. Указаны также интервалы времени τ, обусловленные распространением радиосигналов до объекта локации и обратно, и интервалы времени τ1-2 и τ2-1, вызванные скачками фазы ϕ1-2 и ϕ2-1 при переключении частоты излучения с первой частоты ƒ1 на вторую ƒ2 и обратно. Импульсы временных интервалов Т1 и Т2 при этом, как уже отмечалось, формируются на инвертирующем 17 и неинвертирующем 16 выходах счетчика-делителя 5 соответственно. Исходя из описанного выше принципа действия устройства и представленных на фигуре 4 эпюр, формулы для расчета интервалов Т1 и Т2 имеют вид: Т1=NTД+τ-tϕ, Т2=NTД+τ+tϕ. Здесь, в этих формулах учтены знаки при τ1-2 и τ2-1 и равенство их абсолютных значений: tϕ=|τ1-2|=|τ2-1|.In a real situation of comparatively large ranges and high values of the frequency of the Doppler signal, when the time τ of propagation of radio signals to the location object and vice versa is comparable with the period T D of the Doppler signal, as shown above, it is necessary to take into account the time τ of propagation of radio signals to the location object and vice versa. For this case, Fig. 4a shows the plots of the resulting Doppler signal u p (t) at the input of the amplitude-
Импульсы временных интервалов Т1 и Т2 с выходов 16 и 17 счетчика-делителя 5 далее поступают на второй 18 и третий 19 входы блока 7 сравнения временных интервалов. В этом блоке находится разность ΔТ временных интервалов Т1 и Т2: ΔT=T2-Т1=NTД+τ+tϕ-NTД-τ+tϕ=2tϕ.The pulses of the time intervals T 1 and T 2 from the
Полученное на выходе 24 блока 7 сравнения временных интервалов значение ΔТ=2tϕ позволяет при известном периоде ТД доплеровского сигнала (или его частоты) определить разность фаз ϕ и, соответственно, расстояние R до объекта локации:The value ΔТ = 2t ϕ obtained at the
R=KRΔT,R = K R ΔT,
гдеWhere
KR - масштабный коэффициент расстояния, который можно рассчитать по следующим формулам: KR=c/4ТДΔƒ=cFД/4Δƒ.K R is the scale factor of the distance, which can be calculated by the following formulas: K R = c / 4T D Δƒ = cF D / 4Δƒ.
Из формулы для вычисления расстояния R до объекта локации видно, что выходной сигнал блока 7 сравнения временных интервалов, поступающий на выход 23 «Дальность» содержит информацию о расстоянии до объекта локации. При этом влияние времени τ распространения радиосигналов до объекта локации и обратно на результат сравнения исключается.From the formula for calculating the distance R to the location object shows that the output signal of the
При изменении направления движения объекта локации знаки скачков фазы ϕ1-2 и ϕ2-1 при переключении частоты излучения с первой частоты ƒ1 на вторую ƒ2 и обратно, а также, соответственно, полярность изменения интервалов времени τ1-2 и τ2-1, вызванные скачками фазы, меняются на обратные. В связи с этим длительности временных интервалов Т1 и Т2, формируемых на инвертирующем 17 и неинвертирующем 16 выходах счетчика-делителя 5, соответственно изменяются. При этом полярность результата их сравнения ΔТ=Т2-Т1 также изменяет знак. Поэтому в блоке измерений 8 по знаку разности ΔТ временных интервалов можно определять направление относительного движения объекта локации.When the direction of movement of the location object changes, the signs of phase jumps ϕ 1-2 and ϕ 2-1 when switching the radiation frequency from the first frequency ƒ 1 to the second ƒ 2 and vice versa, as well as, respectively, the polarity of the change in time intervals τ 1-2 and τ 2 -1 , caused by phase jumps, are reversed. In this regard, the duration of the time intervals T 1 and T 2 formed on the inverting 17 and non-inverting 16 outputs of the
На выходах 22 старших разрядов (за исключением первого) дешифратора 6 формируются импульсы, длительность которых равна периоду ТД доплеровского сигнала (см. временные диаграммы на рис. 2.38 и 2.41 книги Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы. Справочник». М.: Металлургия, 1988 [44]). Используя эти импульсы при дальнейшей обработке, получаем данные о скорости движения объекта локации: Vp=с/2ТДƒ1,2.The outputs of the 22 high-order bits (with the exception of the first one) of the
Таким образом, предложенный способ определения параметров движения объектов локации в РЛД с ЧМНИ радиоволн и устройство для его реализации при сохранении функциональных возможностей прототипа обеспечивают работоспособность устройства в условиях больших расстояний и скоростей движения объекта локации.Thus, the proposed method for determining the parameters of the movement of location objects in the RLD with the CMNI of radio waves and the device for its implementation while maintaining the functionality of the prototype ensure the operability of the device in conditions of large distances and speeds of the movement of the location object.
Период переключения частоты зондирующего радиосигнала в предлагаемом устройстве определяется удвоенным значением количества подсчитанных периодов доплеровского сигнала счетчиком-делителем. Тогда как в устройстве-прототипе переключение частоты зондирующего радиосигнала производится за период доплеровского сигнала четыре раза. Уменьшение частоты переключений по отношению к прототипу способствует снижению уровня излучения неосновных спектральных составляющих зондирующих радиосигналов (см. стр. 245-249 книги: Денисенко А.Н. «Сигналы. Теоретическая радиотехника. Справочное пособие». М.: Горячая линия - Телеком, 2005 [50]) и, тем самым, уменьшению помех иным радиосредствам. Кроме того, предлагаемое устройство обеспечивает возможность определения направления движения объекта локации, что не предусмотрено в устройстве-прототипе. Это является дополнительным преимуществом предлагаемого устройства.The switching period of the frequency of the probing radio signal in the proposed device is determined by the double value of the number of calculated periods of the Doppler signal by the counter-divider. Whereas in the prototype device, the frequency of the probing radio signal is switched four times during the Doppler signal. Reducing the switching frequency with respect to the prototype helps to reduce the radiation level of minority spectral components of the probing radio signals (see pages 245-249 of the book: A. Denisenko, “Signals. Theoretical Radio Engineering. Reference Guide.” M.: Hot Line - Telecom, 2005 [50]) and thereby reduce interference to other radio equipment. In addition, the proposed device provides the ability to determine the direction of movement of the location object, which is not provided for in the prototype device. This is an additional advantage of the proposed device.
Следует отметить, что описанная выше реализация заявленного способа не является единственно возможной. Современные сигнальные процессоры, имеющие в своем составе АЦП и ЦАП, тактовые генераторы, большой объем оперативной памяти и широкий круг функциональных возможностей цифровой обработки сигналов способны значительно упростить конструкцию устройства, используя предложенный способ формирования и обработки сигналов.It should be noted that the implementation of the claimed method described above is not the only possible one. Modern signal processors incorporating ADCs and DACs, clock generators, a large amount of RAM and a wide range of functionality of digital signal processing can significantly simplify the design of the device using the proposed method of generating and processing signals.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Виницкий А.С. «Очерк основ радиолокации при непрерывном излучении радиоволн». М.: Сов. радио, 1961.1. Vinitsky A.S. "Essay on the basics of radar in the continuous emission of radio waves." M .: Sov. radio, 1961.
2. Stevens J.E., Nagy L.L. «Diplex Doppler radar for automotive obstacle detection» // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 1974, vol. 23, no. 2, pp. 34-44.2. Stevens J.E., Nagy L.L. "Diplex Doppler radar for automotive obstacle detection" // IEEE Transactions on Vehicular Technology, 1974, vol. 23, no. 2, pp. 34-44.
3. Сысоева С. «Актуальные технологии и применение датчиков автомобильных систем активной безопасности. Часть 6. Радары» // Компоненты и технологии. 2007. №3. С. 67-76.3. Sysoeva S. “Actual technologies and the use of sensors of automotive active safety systems.
4. Патент США US 6677887 B2, 13.01.2004. МПК G01S 13/62. «Intrusion detection radar system» / R.K. Harman4. US patent US 6677887 B2, 13.01.2004.
5. Заявка Великобритании GB 1554661, 24.10.1979. МПК G01S 9/42. «Dual frequency radar intruder detector» / N.I. Buckley5. UK application GB 1554661, 10.24.1979.
6. Заявка Великобритании GB 2073984, 21.10.1981. МПК G01S 13/56. «Microwave detecting circuit» / R.C. Birks.6. UK application GB 2073984, 10.21.1981.
7. Носков В.Я., Варавин A.B., Васильев А.С., Ермак Г.П., Закарлюк Н.М., Игнатков К.А., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 9. Радиолокационное применение автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2016. №3. С. 32-86.7. Noskov V.Ya., Varavin A.B., Vasiliev A.S., Ermak G.P., Zakarlyuk N.M., Ignatkov K.A., Smolsky S.M. “Modern hybrid-integrated autodyne microwave and millimeter wave generators and their application.
8. Патент США US 3155972, 03.11.1964. НКП 343-12. «Continuous wave radar» / W.D. Boyer.8.
9. Nilssen O.K. «New methods of range measuring Doppler radar» // IRE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, 1962, vol. ANE-9, no. 4, pp. 255-265.9. Nilssen O.K. "New methods of range measuring Doppler radar" // IRE Transactions on Aerospace and Navigational Electronics, 1962, vol. ANE-9, no. 4, pp. 255-265.
10. Терещенко А.Ф., Яшин B.A. «Двухчастотный доплеровский автодинный дальномер» // Электронная техника. Сер. Контрольно-измерительная аппаратура, 1966, №3, с. 109-117.10. Tereshchenko A.F., Yashin B.A. "Two-frequency Doppler autodyne range finder" // Electronic Engineering. Ser. Instrumentation, 1966, No. 3, p. 109-117.
11. Патент США US 3659293, 25.04.1972. МПК G01S 9/04. «Range-detecting Doppler radar» / R.R. Gupta.11. US patent US 3659293, 04.25.1972.
12. Патент США US 3697985, 10.10.1972. НПК 343-5PD. «Rear end warning system for automobiles» / W.R. Faris.12. US patent US 3697985, 10.10.1972. NPK 343-5PD. "Rear end warning system for automobiles" / W.R. Faris.
13. Патент США US 3750171, 31.07.1973., G01S 9/24, G01S 9/46. «Diplexed multi-frequency CW Doppler radar» / W.R. Faris.13. US patent US 3750171, 07/31/1973.,
14. Патент США US 3750172, 31.07.1973., G01S 9/38, G01S 9/44. «Multifrequency CW radar with range cutoff» /C.P. Tresselt.14. US patent US 3750172, 07/31/1973.,
15. Патент США US 3766554, 16.10.1973. МПК G01S 9/24. «Range cutoff system for dual frequency CW radar» / C.P. Tresselt.15. US patent US 3766554, 10.16.1973.
16. Патент США US 3832709, 28.08.1974., МПК G01S 9/42. «Motion detection apparatus having the ability to determine the direction of motion and range of a moving object» / C.F. Klein.16. US patent US 3832709, 08/28/1974.,
17. Патент США US 3898655, 05.08/1975., МПК G01/S9/44. «Variable range cutoff system for dual frequency CW radar» / C.P. Tresselt.17. US patent US 3898655, 05.08 / 1975., IPC G01 / S9 / 44. “Variable range cutoff system for dual frequency CW radar” / C.P. Tresselt.
18. Патент США US 4893125, 09.01.1990. МПК G01S 13/38. «Vehicle diplex Doppler near-obstacle detection system» / P.A. May.18. US patent US 4893125, 01/09/1990.
19. Патент США US 7079030, 18.07.2006. МПК G08B 13/18. «Microwave sensor» / M. Tsuji.19. US patent US 7079030, 07/18/2006.
20. Патент США US 7167008, 23.06.2007. МПК G01S 13/00. «Microwave sensor for object detection basid on reflected microwaves» / M. Tsuji.20. US patent US 7167008, 06.23.2007.
21. Заявка Японии: JPH 02181686 A, 16.07.1990. МПК G01S 13/56. «Diplex Doppler type obstacle detector for vehicle» / F.A. Mei.21. Japan application: JPH 02181686 A, 07/16/1990.
22. Заявка ЕР: EP 0367404, 29.09.1989. МПК G01S 13/56. «Vehicle diplex Doppler near-obstacle detection apparatus)) / P.A. May.22. Application EP: EP 0367404, 09/29/1989.
23. «24.125 GHz, K-Band FMCW Radar Sensor» // Описание на сайте: www.sagemillimeter.com23. “24.125 GHz, K-Band FMCW Radar Sensor” // Description on the website: www.sagemillimeter.com
24. Патент КНР: CN 2938141, 22.08.2007. МПК G01S 13/93. «Vehicle-mounted anti-collision radar system» / X.G. Yang.24. Chinese patent: CN 2938141, 08/22/2007.
25. Патент США US 3889261 A, 10.06.1975. МПК G01S 09/24. «Range measurement pulse radar system» / J. Sirven.25. US patent US 3889261 A, 06/10/1975. IPC G01S 09/24. "Range measurement pulse radar system" / J. Sirven.
26. Патент США US 4697184 A, 29.09.1987. МПК G01S 13/56. «Intrusion detection radar system with amplitude and frequency carrier modulation to eliminate targets at short and long ranges» / J. Cheal.26. US patent US 4697184 A, 09.29.1987.
27. Патент США US 5539410 A, 23.07.1996. МПК F42C 13/04. «Pulse Doppler proximity sensor» / J.E. Zveglich.27. US patent US 5539410 A, 07.23.1996.
28. Носков В.Я., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 6. Исследования радиоимпульсных автодинов» // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. №6. С. 3-51.28. Noskov V.Ya., Smolsky S.M. “Modern hybrid-integrated autodyne microwave and millimeter wave generators and their application.
29. Патент США US 6380882, 30.04.2002. МПК G01S 13/56. «Motion detector based on the Doppler principle» / S. Hegnauer.29. US patent US 6380882, 04.30.2002.
30. Патент США US 6677887, 13.06.2004. МПК G01S 13/62. «Intrusion detection radar system» / R.K. Harman.30. US patent US 6677887, 06/13/2004.
31. Патент США US 6703967, 09.03.2004., G01S 13/38. «Distance measuring device» / H. Kuroda.31. US patent US 6703967, 09.03.2004.,
32. Патент США US 7791528, 07.09.2010., G01S 13/00, G01S 13/58. «Method and apparatus for radar signal processing» / D. Klotzbuecher.32. US patent US 7791528, 09/07/2010.,
33. Заявка ЕР: EP 1067397, 25.01.2006. МПК G01S 13/56. «Bewegungsmelder nach dem Doppler-Prinzip» / S. Hegnauer.33. Application EP: EP 1067397, 01.25.2006.
34. Патент КНР: CN 104898114, 09.09.2015. МПК G01S 13/58. «FSK-CW radar design and realization method» / Z.M. Yan.34. Patent of the People's Republic of China: CN 104898114, 09/09/2015.
35. «Руководство пользователя: Семейство микроконтроллеров MSP430X1XX». Пер. с англ. М.: ЗАО «Компэл», 2004.35. “User Guide: MSP430X1XX Microcontroller Family”. Per. from English M .: Compel CJSC, 2004.
36. Воторопин С.Д., Носков В.Я., Смольский С.М. «Современные гибридно-интегральные автодинные генераторы микроволнового и миллиметрового диапазонов и их применение. Часть 5. Исследования автодинов с частотной модуляцией» // Успехи современной радиоэлектроники. 2009. №3. С. 3-50.36. Vorotopin S.D., Noskov V.Ya., Smolsky S.M. “Modern hybrid-integrated autodyne microwave and millimeter wave generators and their application.
37. Патент США US 3913106, 14.10.1975. МПК G01S 9/24. «Radar detection apparatus for preventing vehicular collisions» / K. Sato.37.
38. «Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов» / Под ред. Д.И. Воскресенского. - М.: Радио и связь, 1972.38. “Antennas and microwave devices. Calculation and design of antenna arrays and their radiating elements ”/ Ed. DI. Voskresensky. - M.: Radio and Communications, 1972.
39. Kotani М., Mitsui S., Shirahata K. «Load-variation detector characteristics of a detector-diode loaded Gunn oscillator» // Electronics and Communications in Japan. 1975. Vol. 58-B. No. 5. P. 60-66.39. Kotani M., Mitsui S., Shirahata K. “Load-variation detector characteristics of a detector-diode loaded Gunn oscillator” // Electronics and Communications in Japan. 1975. Vol. 58-B. No. 5. P. 60-66.
40. Носков В.Я., Смольский С.М. «Регистрация автодинного сигнала в цепи питания генераторов на полупроводниковых диодах СВЧ. (Обзор)» // Техника и приборы СВЧ. 2009. №1. С. 14-26.40. Noskov V.Ya., Smolsky S.M. “Registration of the autodyne signal in the power circuit of generators on microwave semiconductor diodes. (Review) ”// Microwave engineering and instruments. 2009. No1. S. 14-26.
41. Щербаков В.И., Грездов Г.И. «Электронные схемы на операционных усилителях: Справочник». К.: Техника, 1983.41. Scherbakov V.I., Grezdov G.I. "Electronic Circuits on Operational Amplifiers: A Handbook." K .: Technique, 1983.
42. Херпи М. «Аналоговые интегральные схемы». М.: Радио и связь, 1983.42. Herpy M. “Analog Integrated Circuits”. M .: Radio and communications, 1983.
43. Ровдо А.А. «Полупроводниковые диоды и схемы с диодами». М.: Лайт ЛТД, 2000.43. Rovdo A.A. "Semiconductor diodes and circuits with diodes." M .: Light LTD, 2000.
44. Шило В.Л. «Популярные цифровые микросхемы». М.: Металлургия, 1988.44. Shilo V.L. "Popular digital circuits." M .: Metallurgy, 1988.
45. Авт. свид-во СССР №683006 от 30.08.1979. (Бюлл. №32), МПК H03K 5/20. «Устройство сравнения временных интервалов» / С.Я. Красюкова.45. Auth. certificate of the USSR No. 683006 from 08/30/1979. (Bull. No. 32),
46. Алешечкин A.M., Мусонов В.М., Романов А.П. «Метрология и радиоизмерения». Учебное пособие. Красноярск: СибФУ, 2008.46. Aleshechkin A.M., Musonov V.M., Romanov A.P. "Metrology and radio measurements." Tutorial. Krasnoyarsk: SibFU, 2008.
47. Комаров И.В., Смольский С.М. «Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-модулированных колебаний». М.: Горячая линия-Телеком, 2010.47. Komarov I.V., Smolsky S.M. "Fundamentals of the theory of radar systems with continuous emission of frequency-modulated oscillations." M .: Hotline-Telecom, 2010.
48. «Метрология и радиоизмерения» под ред. В.И. Нефедова. М.: Высшая школа, 2003.48. “Metrology and radio measurements”, ed. IN AND. Nefedova. M .: Higher school, 2003.
49. Ратхор Т.С «Цифровые измерения. Методы и схемотехника». М.: Техносфера, 2004.49. Rathor TS “Digital measurements. Methods and circuitry. " M .: Technosphere, 2004.
50. Денисенко А.Н. Сигналы. «Теоретическая радиотехника. Справочное пособие». М.: Горячая линия - Телеком, 2005.50. Denisenko A.N. Signals. “Theoretical radio engineering. Reference manual. " M .: Hot line - Telecom, 2005.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129701A RU2695799C1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018129701A RU2695799C1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2695799C1 true RU2695799C1 (en) | 2019-07-29 |
Family
ID=67586512
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018129701A RU2695799C1 (en) | 2018-08-14 | 2018-08-14 | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2695799C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756789C2 (en) * | 2020-02-25 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for increasing noise resistance of radar sensors with frequency selection |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3913106A (en) * | 1973-06-18 | 1975-10-14 | Toyota Motor Co Ltd | Radar detection apparatus for preventing vehicular collisions |
US4001823A (en) * | 1974-10-05 | 1977-01-04 | Nippon Soken, Inc. | Pulse radar method and system |
RU2154840C1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-08-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device determining parameters of movement of object |
WO2003083505A1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-09 | Raytheon Company | Efficient wideband waveform generation and signal processing design for an active multi-beam esa digital radar system |
RU2333538C2 (en) * | 2006-07-12 | 2008-09-10 | ООО "Фирма "НИТА" | Method of indication of observed object position |
US20130300596A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Fujitsu Limited | Detection and ranging apparatus and ranging method |
RU2534220C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Apparatus for determining motion parameters of object |
-
2018
- 2018-08-14 RU RU2018129701A patent/RU2695799C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3913106A (en) * | 1973-06-18 | 1975-10-14 | Toyota Motor Co Ltd | Radar detection apparatus for preventing vehicular collisions |
US4001823A (en) * | 1974-10-05 | 1977-01-04 | Nippon Soken, Inc. | Pulse radar method and system |
RU2154840C1 (en) * | 1999-09-23 | 2000-08-20 | Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники | Device determining parameters of movement of object |
WO2003083505A1 (en) * | 2002-03-26 | 2003-10-09 | Raytheon Company | Efficient wideband waveform generation and signal processing design for an active multi-beam esa digital radar system |
RU2333538C2 (en) * | 2006-07-12 | 2008-09-10 | ООО "Фирма "НИТА" | Method of indication of observed object position |
US20130300596A1 (en) * | 2012-05-11 | 2013-11-14 | Fujitsu Limited | Detection and ranging apparatus and ranging method |
RU2534220C1 (en) * | 2013-07-23 | 2014-11-27 | Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" | Apparatus for determining motion parameters of object |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2756789C2 (en) * | 2020-02-25 | 2021-10-05 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Method for increasing noise resistance of radar sensors with frequency selection |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6643422B2 (en) | A radar front end that monitors high-frequency oscillators | |
US6147638A (en) | Method for operating a radar system | |
US10094920B2 (en) | Range resolution in FMCW radars | |
US5023572A (en) | Voltage-controlled oscillator with rapid tuning loop and method for tuning same | |
CN102866387B (en) | Millimeter wave frequency modulated continuous wave (FMCW) two-unit phased array distance and velocity measurement monolithic radar transceiver | |
US4568938A (en) | Radar altimeter nearest return tracking | |
US9182478B2 (en) | Radar device | |
US2982956A (en) | Radar system | |
US11796636B2 (en) | Radar front end with RF oscillator monitoring | |
US4599618A (en) | Nearest return tracking in an FMCW system | |
US3611377A (en) | Doppler radar with target velocity direction and range indicator utilizing variable delay line | |
RU2695799C1 (en) | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing | |
US4065768A (en) | Radar apparatus | |
KR101848729B1 (en) | Fmcw radar with multi-frequency bandwidth and controlling method therefor | |
Jahagirdar | A high dynamic range miniature DDS-based FMCW radar | |
RU2267137C1 (en) | Monopulse radar station | |
Kaminski et al. | K-band FMCW radar module with interferometic capability for industrial applications | |
RU2152595C1 (en) | Contact-free pulse-phase method of measurement of level of separation of heterogeneous liquids and of relative change of level with increased accuracy | |
Ali et al. | Impact of receiver thermal noise and PLL RMS jitter in radar measurements | |
Gawande et al. | Design and implementation of 10 ghz fmcw radar for proximity fuze application | |
RU2803413C1 (en) | Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation | |
Ali et al. | Design and implementation of FMCW radar using the raspberry Pi single board computer | |
US4227195A (en) | Fuze | |
Zhang et al. | Three-frequency principle for automotive radar system | |
RU2822284C1 (en) | Method of pulse-doppler radar and device with autodyne transceiver for monitoring two zones of target selection by range |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200815 |