RU2759511C1 - Monopulse radio location system - Google Patents
Monopulse radio location system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2759511C1 RU2759511C1 RU2020126324A RU2020126324A RU2759511C1 RU 2759511 C1 RU2759511 C1 RU 2759511C1 RU 2020126324 A RU2020126324 A RU 2020126324A RU 2020126324 A RU2020126324 A RU 2020126324A RU 2759511 C1 RU2759511 C1 RU 2759511C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- signal
- quadrature
- channel
- Prior art date
Links
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 44
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 16
- 238000010606 normalization Methods 0.000 claims description 6
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 claims description 4
- 239000000969 carrier Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 235000019800 disodium phosphate Nutrition 0.000 description 12
- SDJLVPMBBFRBLL-UHFFFAOYSA-N dsp-4 Chemical compound ClCCN(CC)CC1=CC=CC=C1Br SDJLVPMBBFRBLL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 7
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 240000007320 Pinus strobus Species 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 3
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000033764 rhythmic process Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
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
- G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
-
- 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
- G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
- G01S13/4418—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing with means for eliminating radar-dependent errors in angle measurements, e.g. multipath effects
-
- 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
- G01S13/44—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing
- G01S13/4454—Monopulse radar, i.e. simultaneous lobing phase comparisons monopulse, i.e. comparing the echo signals received by an interferometric antenna arrangement
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС), используемым на подвижных носителях, преимущественно на беспилотных летательных аппаратах (БПЛА), и предназначенным для обнаружения и пеленгования объектов с целью их сопровождения моноимпульсным способом.The invention relates to radar systems (radar) used on mobile carriers, mainly on unmanned aerial vehicles (UAVs), and designed for the detection and direction finding of objects for the purpose of tracking them in a monopulse method.
Эффективность моноимпульсной пеленгации цели для ее углового сопровождения хорошо известна [1]. При этом классический способ определения углового отклонения UΨ принимаемого сигнала от оси радиолокатора определяется выражением:The effectiveness of monopulse direction finding of a target for its angular tracking is well known [1]. In this case, the classical method for determining the angular deviation U Ψ of the received signal from the radar axis is determined by the expression:
где в числителе стоит произведение векторов сигналов UΣ и UΔ в суммарном и разностном каналах, а в знаменателе - квадрат модуля сигнала в суммарном канале.where the numerator contains the product of the signal vectors U Σ and U Δ in the total and difference channels, and the denominator is the square of the signal modulus in the total channel.
В радиолокаторах с импульсным зондирующим сигналом на аналоговой элементной базе выходной сигнал пеленгатора (UΨ) в выражении (1) формировался путем фазового детектирования разностного сигнала с выхода усилителя промежуточной частоты (УПЧ) относительно опорного сигнала, в качестве которого использовался суммарный сигнал также с выхода УПЧ.In radars with a pulsed sounding signal on an analog element base, the output signal of the direction finder (U Ψ ) in expression (1) was formed by phase detection of the difference signal from the output of the intermediate frequency amplifier (IFA) relative to the reference signal, which was also the total signal from the output of the IFA ...
При этом деление на величину, стоящую в знаменателе выражения (1) выполнялось с помощью регулировки усиления в БАРУ.In this case, division by the value in the denominator of expression (1) was performed by adjusting the gain in the BARU.
Так, например, известно устройство [2], стр. 20, рис. 15, содержащее передатчик, антенну и приемник с суммарно-разностным преобразователем, гетеродином, смесителем, усилителями УПЧ и фазовыми детекторами сигнала разностного канала относительно сигнала суммарного канала, формирующими ошибку по углу.So, for example, the device is known [2], p. 20, fig. 15, containing a transmitter, an antenna and a receiver with a sum-difference converter, a local oscillator, a mixer, amplifiers of the IF amplifier and phase detectors of the signal of the difference channel relative to the signal of the sum channel, which generate an angle error.
Недостатками этого устройства являются невысокая помехоустойчивость, обусловленная использованием простого импульсного сигнала, невысокий потенциал (дальность действия) в режиме пеленгования и сопровождения объекта, и невысокая точность оценки угловой ошибки при воздействии помех.The disadvantages of this device are low noise immunity due to the use of a simple pulse signal, low potential (range) in the mode of direction finding and object tracking, and low accuracy in estimating the angular error when exposed to interference.
Известно устройство [3], содержащее в приемном тракте для суммарного и разностного каналов усилители, фазовый детектор, определяющий знак пеленга, пороговые устройства в суммарном и разностном каналах и делитель сигналов, определяющий абсолютную величину пеленга.Known device [3], containing in the receiving path for the total and difference channels amplifiers, a phase detector that determines the sign of the bearing, threshold devices in the total and difference channels and a signal divider that determines the absolute value of the bearing.
В этом устройстве, благодаря введению пороговых устройств и делителя сигналов несколько повышена точность. Недостатками устройства являются низкая помехоустойчивость и снижение точности пеленгования при воздействии помех.In this device, due to the introduction of threshold devices and a signal divider, the accuracy is slightly increased. The disadvantages of the device are low noise immunity and reduced accuracy of direction finding when exposed to interference.
Известна РЛС [4], которая наиболее близка по технической сущности к предлагаемому устройству и принята в качестве прототипа предлагаемой системы.Known radar [4], which is the closest in technical essence to the proposed device and adopted as a prototype of the proposed system.
РЛС по прототипу содержит:The prototype radar contains:
- радиопередающее устройство (передатчик) фазоманипулированного (ФМ) зондирующего сигнала, включающий в том числе генератор кода ФМ, генератор сигнала гетеродина и генератор опорного сигнала промежуточной частоты, а также усилитель мощности зондирующего сигнала;- a radio transmitting device (transmitter) of a phase-shift keyed (FM) sounding signal, including a PM code generator, a local oscillator signal generator and an intermediate frequency reference signal generator, as well as a sounding signal power amplifier;
- антенное устройство с приводом антенны, включающее в том числе циркулятор, разделяющий связь антенного устройства с передатчиком от связи антенного устройства с приемником, и суммарно-разностный преобразователь, формирующий для приемника сигнал суммарного канала и сигнал разностного канала;- an antenna device with an antenna drive, including a circulator separating the connection between the antenna device and the transmitter from the connection between the antenna device and the receiver, and a sum-difference converter that generates a sum channel signal and a difference channel signal for the receiver;
- радиоприемное устройство (приемник), получающее из передатчика сигнал гетеродина, опорный сигнал промежуточной частоты и включающий для каждого из двух каналов (суммарного и разностного) усилитель высокой частоты, усилитель промежуточной частоты и квадратурный фазовый детектор;- a radio receiving device (receiver) that receives a local oscillator signal from the transmitter, a reference signal of an intermediate frequency and includes a high frequency amplifier, an intermediate frequency amplifier and a quadrature phase detector for each of the two channels (sum and difference);
- цифровой согласованный фильтр суммарного канала, получающий код ФМ из передатчика;- digital matched filter of the summed channel, receiving the PM code from the transmitter;
- цифровой согласованный фильтр разностного канала, получающий код ФМ из передатчика;- digital matched filter of the difference channel, receiving the PM code from the transmitter;
- блок оценки угла между направлением принимаемого эхосигнала и осью антенны, выполненный известным способом, например, изложенным в [3];- block for estimating the angle between the direction of the received echo signal and the antenna axis, made in a known way, for example, described in [3];
- исполнительный блок обнаружения, включающий элементы обнаружения, выбора объекта назначения, захвата объекта на сопровождение, вычисления разности между заданным при захвате и измеренным в блоке оценки угла направлениями на объект и формирования управляющего сигнала на привод антенны;- an executive detection unit, which includes elements of detection, selection of a target object, capture of an object for tracking, calculation of the difference between the directions to the object specified during capture and measured in the angle estimation unit, and generation of a control signal to the antenna drive;
- блок предварительной подготовки системы.- block of preliminary preparation of the system.
В этой системе, благодаря использованию фазоманипулированного зондирующего сигнала, существенно повышена помехоустойчивость ее работы.In this system, thanks to the use of a phase-shift keyed probing signal, the noise immunity of its operation is significantly increased.
В то же время, при воздействии шумовой заградительной помехи, когда полезный сигнал подавлен в шумах, точность пеленгования этой системы невысока, что снижает вероятность правильного сопровождения ею выбранного объекта назначения и приведения к выбранному объекту БПЛА. Кроме того, при работе по быстро маневрирующим объектам, когда спектральные характеристики эхосигналов быстро изменяются, используемые в системе интеграторы и фильтры на их основе, хорошо функционирующие по низкочастотным сигналам, дают сбои на широкополосных эхосигналах от быстро маневрирующих объектов, что снижает точность пеленгования.At the same time, when exposed to noise barrage, when the useful signal is suppressed in noise, the direction finding accuracy of this system is low, which reduces the likelihood of it correctly tracking the selected target object and bringing the UAV to the selected object. In addition, when working on rapidly maneuvering objects, when the spectral characteristics of echo signals change rapidly, integrators and filters based on them, which function well on low-frequency signals, used in the system, fail on broadband echo signals from rapidly maneuvering objects, which reduces the accuracy of direction finding.
Решаемой задачей является повышение точности пеленгования объекта при низком отношении сигнала к шуму и при работе по широкополосным эхосигналам от быстро маневрирующих объектов.The problem being solved is to improve the accuracy of direction finding of an object with a low signal-to-noise ratio and when working on broadband echo signals from rapidly maneuvering objects.
Для достижения заявленного технического результата предлагается перед запуском РЛС устанавливать в ней с помощью специального датчика априорно предпочтительный режим работы: с высокоскоростным реагированием или с высокоточным спектральным реагированием на изменения эхосигналов от объекта назначения.To achieve the claimed technical result, it is proposed to set in it a priori preferable operating mode using a special sensor before launching the radar: with high-speed response or with high-precision spectral response to changes in echo signals from the target object.
Сущность изобретения заключается в том, что в моноимпульсную радиолокационную систему, содержащую передатчик, антенное устройство, приемник, цифровой согласованный фильтр суммарного канала с синусным и косинусным квадратурными выходами и модульным выходом, цифровой согласованный фильтр разностного канала с синусным и косинусным квадратурными выходами, а также исполнительный блок обнаружения и блок вентилей, выход которого подключен к вычитаемому угловому входу исполнительного блока обнаружения, при этом к кодовому входу передатчика и к доплеровскому входу приемника подключены соответственно кодовый выход и скоростной выход блока предварительной подготовки, выход сигнала включения мощности которого подключен к силовому входу передатчика, угловой выход антенного устройства подключен к угловому входу блока предварительной подготовки и к угловому входу исполнительного блока обнаружения, мощный выход передатчика подключен к мощному входу антенного устройства, гетеродинный выход и выход сигнала опорной частоты передатчика подключены к гетеродинному и опорному входам приемника, кодовый выход передатчика подключен к кодовым входам цифровых согласованных фильтров суммарного и разностного каналов и к кодовому входу блока предварительной подготовки, микромощный выход передатчика подключен к микромощному входу антенного устройства, суммарно-разностный выход которого подключен к высокочастотному входу приемника, а собственно антенна антенного устройства связана с электромагнитным полем окружающей среды, запускающий выход приемника, на котором формируется последовательность импульсов с частотой зондирования, подключен к запускающим входам передатчика и исполнительного блока обнаружения, синусный и косинусный выходы квадратурного сигнала суммарного канала приемника подключены к соответствующим входам цифрового согласованного фильтра суммарного канала, синусный и косинусный выходы квадратурного сигнала разностного канала приемника подключены к соответствующим входам цифрового согласованного фильтра разностного канала, выход приемника, на котором формируется последовательность импульсов с частотой дискретизации, подключен к синхровходам цифровых согласованных фильтров суммарного и разностного каналов и к входу синхронизации исполнительного блока обнаружения, выход сигнала управления приводом которого подключен к управляющему входу антенного устройства, а вход сигнала интенсивности подключен к модульному выходу цифрового согласованного фильтра суммарного канала, дополнительно введены измеритель фазы вектора квадратурного сигнала суммарного канала, измеритель фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, измеритель модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала, датчик оптимальной фазы, формирователь оптимизирующего угла поворота векторов квадратурных сигналов суммарного и разностного каналов, формирователь оптимальной фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, формирователь оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала, первый и второй блоки нормировки оценок углового отклонения, сумматор оценок углового отклонения, блок сравнения сигналов, датчик порогового сигнала, датчик полетного задания, мультиплексор управляющих сигналов, мультиплексор информационных сигналов и вентиль импульсов дискриминатора дальности, при этом модульный выход цифрового согласованного фильтра суммарного канала соединен также с первым сигнальным входом блока сравнения сигналов и с нормирующими входами блоков нормировки оценок углового отклонения, квадратурные выходы цифрового согласованного фильтра суммарного канала подключены к соответствующим входам исполнительного блока обнаружения и к входам измерителя фазы вектора квадратурного сигнала суммарного канала, выход которого подключен к сигнальному входу формирователя оптимизирующего угла поворота векторов квадратурных сигналов суммарного и разностного каналов, к параметрическому входу которого подключен датчик оптимальной фазы, а к выходу подключен первый вход формирователя оптимальной фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, квадратурные выходы цифрового согласованного фильтра разностного канала подключены к соответствующим входам исполнительного блока обнаружения, к входам измерителя модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала и к входам измерителя фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, выход которого подключен ко второму входу формирователя оптимальной фазы квадратурного сигнала разностного канала, выход которого подключен к фазовому входу формирователя оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала, к модульному входу которого подключен выход измерителя модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала, а квадратурные выходы формирователя оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала подключены к сигнальным входам первого и второго блоков нормировки оценок углового отклонения, выходы которых подключены к входам сумматора оценок углового отклонения, выход последнего подключен ко второму входу мультиплексора информационных сигналов, к первому входу которого подключен угловой выход исполнительного блока обнаружения, выход управляющего сигнала захвата исполнительного блока обнаружения подключен к первому входу мультиплексора управляющих сигналов, выход датчика порогового сигнала подключен к параметрическому входу блока сравнения, выход которого подключен ко второму входу вентиля импульсов дискриминатора дальности, первый вход которого подключен к выходу строба дальности исполнительного блока обнаружения, а выход подключен ко второму входу мультиплексора управляющих сигналов, выход которого подключен к управляющему входу блока вентилей, информационный вход блока вентилей подключен к выходу мультиплексора информационных сигналов, управляющий вход которого и управляющий вход мультиплексора управляющих сигналов соединены с датчиком полетного задания.The essence of the invention lies in the fact that a monopulse radar system containing a transmitter, an antenna device, a receiver, a digital matched filter of the summed channel with sine and cosine quadrature outputs and a modular output, a digital matched filter of a difference channel with sine and cosine quadrature outputs, as well as an executive a detection unit and a block of valves, the output of which is connected to the subtracted angular input of the executive detection unit, while the code output and the high-speed output of the preliminary preparation unit are connected to the code input of the transmitter and the Doppler input of the receiver, respectively, the output of the power-on signal of which is connected to the power input of the transmitter, the angular output of the antenna device is connected to the angular input of the preliminary preparation unit and to the angular input of the executive detection unit, the powerful output of the transmitter is connected to the powerful input of the antenna device, the heterodyne output and the signal output The ala of the reference frequency of the transmitter are connected to the heterodyne and reference inputs of the receiver, the code output of the transmitter is connected to the code inputs of the digital matched filters of the sum and difference channels and to the code input of the preliminary preparation unit, the micropower output of the transmitter is connected to the micropower input of the antenna device, the total-difference output of which is connected to the high-frequency input of the receiver, and the antenna of the antenna device itself is connected to the electromagnetic field of the environment, the triggering output of the receiver, on which a sequence of pulses with the probing frequency is formed, is connected to the triggering inputs of the transmitter and the executive detection unit, the sine and cosine outputs of the quadrature signal of the total channel of the receiver are connected to the corresponding inputs of the digital matched filter of the sum channel, the sine and cosine outputs of the quadrature signal of the difference channel of the receiver are connected to the corresponding inputs of the digital matched integrated filter of the difference channel, the output of the receiver, on which a sequence of pulses with a sampling frequency is formed, is connected to the sync inputs of the digital matched filters of the sum and difference channels and to the synchronization input of the executive detection unit, the output of the drive control signal of which is connected to the control input of the antenna device, and the signal input intensity is connected to the modular output of the digital matched filter of the sum channel, a phase meter of the vector of the quadrature signal of the sum channel, the phase meter of the vector of the quadrature signal of the differential channel, the meter of the modulus of the vector of the quadrature signal of the differential channel, the sensor of the optimal phase, the shaper of the optimizing angle of rotation of the vectors of the quadrature signals of the total and difference channels, the generator of the optimal phase of the vector of the quadrature signal of the difference channel, the generator of the optimal quadratures of the vector of the quadrature signal of the difference channel, the first and second blocks for normalizing the estimates of the angular deviation, the adder for the estimates of the angular deviation, the signal comparison unit, the threshold signal sensor, the flight task sensor, the control signal multiplexer, the information signal multiplexer and the pulse gate of the range discriminator, while the modular output of the digital matched total filter the channel is also connected to the first signal input of the signal comparison unit and to the normalizing inputs of the normalization units for the estimates of the angular deviation, the quadrature outputs of the digital matched filter of the total channel are connected to the corresponding inputs of the executive detection unit and to the inputs of the phase meter of the vector of the quadrature signal of the total channel, the output of which is connected to the signal the input of the shaper of the optimizing angle of rotation of the vectors of the quadrature signals of the total and difference channels, to the parametric input of which the sensor of the optimal phase is connected, and the first input of the ovator of the optimal phase of the vector of the quadrature signal of the difference channel, the quadrature outputs of the digital matched filter of the difference channel are connected to the corresponding inputs of the executive detection unit, to the inputs of the meter of the modulus of the vector of the quadrature signal of the difference channel and to the inputs of the phase meter of the vector of the quadrature signal of the difference channel, the output of which is connected to the second input of the generator of the optimal phase of the quadrature signal of the difference channel, the output of which is connected to the phase input of the generator of the optimal quadratures of the vector of the quadrature signal of the difference channel, to the modular input of which the output of the measuring module of the vector of the quadrature signal of the difference channel is connected, and the quadrature outputs of the generator of the optimal quadratures of the vector of the quadrature signal of the difference channel are connected to signal inputs of the first and second blocks of normalization of estimates of angular deviation, the outputs of which are connected to the inputs of the adder of estimates of angular deviation, the output of the latter is connected to the second input of the information signal multiplexer, to the first input of which the angular output of the detection executive unit is connected, the output of the capture control signal of the detection executive unit is connected to the first input of the control signal multiplexer, the output of the threshold signal sensor is connected to the parametric input of the comparison unit, the output of which is connected to the second input of the range discriminator pulse gate, the first input of which is connected to the output of the range strobe of the detection actuator, and the output is connected to the second input of the control signal multiplexer, the output of which is connected to the control input of the valve block, the information input of the valve block is connected to the output of the information signal multiplexer, the control input of which and the control input of the control signal multiplexer are connected to the flight mission sensor.
Сущность изобретения поясняется дальнейшим описанием и чертежами фиг. 1 структурной схемы предлагаемой моноимпульсной РЛС и фиг. 2 структурной схемы РЛС по прототипу.The essence of the invention is illustrated by the further description and drawings of FIG. 1 block diagram of the proposed monopulse radar and FIG. 2 block diagram of the prototype radar.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:FIG. 1 the following designations are adopted:
1 - передатчик,1 - transmitter,
2 - антенное устройство,2 - antenna device,
3 - приемник,3 - receiver,
4 - цифровой согласованный фильтр (ЦСФ) суммарного (Σ) канала,4 - digital matched filter (DSP) of the total (Σ) channel,
5 - цифровой согласованный фильтр разностного (Δ) канала,5 - digital matched filter of the difference (Δ) channel,
6 - блок предварительной подготовки,6 - block of preliminary preparation,
7 - исполнительный блок обнаружения, выбора, захвата на сопровождение и сопровождения объекта назначения (далее по тексту - исполнительный блок обнаружения),7 - executive unit for detection, selection, capture for tracking and tracking of the target object (hereinafter referred to as the executive unit for detection),
8 - измеритель фазы вектора квадратурного сигнала суммарного канала,8 - phase meter of the vector of the quadrature signal of the sum channel,
9 - измеритель фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала,9 - phase meter of the vector of the quadrature signal of the difference channel,
10 - измеритель модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала,10 - measuring module of the vector of the quadrature signal of the difference channel,
11 - формирователь оптимизирующего угла поворота векторов квадратурных сигналов суммарного и разностного каналов, выполненный в виде вычитателя,11 - generator of the optimizing angle of rotation of the vectors of quadrature signals of the sum and difference channels, made in the form of a subtractor,
12 - формирователь оптимальной фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, выполненный в виде сумматора,12 - generator of the optimal phase of the vector of the quadrature signal of the difference channel, made in the form of an adder,
13 - формирователь оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала,13 - generator of optimal quadratures of the vector of the quadrature signal of the difference channel,
14 - первый блок нормировки оценок углового отклонения,14 - the first block for normalizing the estimates of the angular deviation,
15 - второй блок нормировки оценок углового отклонения,15 - the second block for normalizing the estimates of the angular deviation,
16 - сумматор оценок углового отклонения,16 - adder of estimates of angular deviation,
17 - датчик оптимальной фазы,17 - optimal phase sensor,
18 - блок сравнения сигналов,18 - signal comparison unit,
19 - датчик порогового сигнала,19 - threshold signal sensor,
20 - датчик полетного задания,20 - flight task sensor,
21 - мультиплексор управляющих сигналов,21 - multiplexer of control signals,
22 - мультиплексор информационных сигналов,22 - information signal multiplexer,
23 - вентиль импульсов дискриминатора дальности,23 - gate of impulses of the range discriminator,
24 - блок вентилей.24 - valve block.
На фиг. 2 структурной схемы РЛС по прототипу приняты следующие обозначения:FIG. 2 of the structural diagram of the radar on the prototype, the following designations are adopted:
25 - возбудитель,25 - pathogen,
26 - фазовый манипулятор,26 - phase manipulator,
27 - усилитель мощности,27 - power amplifier,
28 - антенный переключатель,28 - antenna switch,
29 - антенна,29 - antenna,
30 - синхронизатор,30 - synchronizer,
31 - генератор кода,31 - code generator,
32 -импульсный модулятор,32-pulse modulator,
33 - суммарно-разностный преобразователь,33 - sum-difference converter,
34 - блок усилителей высокой частоты,34 - block of high frequency amplifiers,
35 - блок смесителей,35 - mixer block,
36 - блок усилителей промежуточной частоты,36 - block of intermediate frequency amplifiers,
37, 38 - блоки квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей сигналов суммарного и разностного каналов,37, 38 - blocks of quadrature phase detectors and amplitude-time quantizers of signals of the sum and difference channels,
39, 40 - цифровые согласованные фильтры сигналов суммарного и разностного каналов,39, 40 - digital matched filters of signals of the sum and difference channels,
41, 42 - доплеровские коммутаторы сигналов суммарного и разностного каналов,41, 42 - Doppler switches for the signals of the sum and difference channels,
43, 44 - первый и второй коммутаторы режима,43, 44 - the first and second mode switches,
45, 46 - первый и второй контрольные элементы задержки,45, 46 - the first and second control delay elements,
47 - блок вычисления модуля сигнала объединения квадратур,47 - block for calculating the modulus of the quadrature combining signal,
48 - блок обнаружения и выбора объекта сопровождения,48 - unit for detecting and selecting a tracking object,
49 - коммутатор сигналов управления приводом,49 - switch of drive control signals,
50 - привод антенны,50 - antenna drive,
51 - датчик углового положения антенны,51 - antenna angular position sensor,
52 - регистр угла,52 - angle register,
53 - первый вычитатель,53 - the first subtractor,
54 - регистр дальности,54 - range register,
55 - первый сумматор,55 - the first adder,
56 - преобразователь кода во временной интервал,56 - code-to-time-domain converter,
57 - блок захвата объекта на сопровождение,57 - block for capturing an object for tracking,
58 - регистр частоты,58 - frequency register,
59 - фильтр доплеровской частоты59 - Doppler frequency filter
60 - датчик предстартовой подготовки,60 - prelaunch sensor,
61, 62 - триггеры пуска и отмены пуска,61, 62 - start and cancellation triggers,
63 - элемент И,63 - element I,
64 - вентиль отмены пуска,64 - start cancellation valve,
65, 66, 67 - первый, второй, третий генераторы доплеровской частоты,65, 66, 67 - the first, second, third generators of the Doppler frequency,
68, 69 - второй и третий сумматоры,68, 69 - the second and third adders,
70 - угловой дискриминатор,70 - corner discriminator,
71 - второй вычитатель,71 - second subtractor,
72 - кодовая шина,72 - code bus,
73 - блок вентилей,73 - valve block,
74 - дискриминатор дальности,74 - range discriminator,
75 - частотный дискриминатор,75 - frequency discriminator,
76 - датчик скорости,76 - speed sensor,
77 - датчик контрольного угла,77 - control angle sensor,
78, 79 - первый и второй элементы задержки, соответственно,78, 79 - the first and second delay elements, respectively,
80 - блок сравнения углов,80 - block for comparison of angles,
81 - коммутатор питания,81 - power switch,
82 - направленный ответвитель,82 - directional coupler,
83 - контрольный имитатор движения объекта,83 - control simulator of object movement,
84 - инвертор сигнала,84 - signal inverter,
85 - счетчик обратного счета,85 - countdown counter,
86 - задающий генератор,86 - master oscillator,
87 - генератор одиночного импульса,87 - single pulse generator,
88 - кодовая шина имитатора.88 - simulator code bus.
Примером реализации передатчика 1 может служить схема выполнения передатчика РЛС по прототипу, в состав которого (см. фиг. 2) входят возбудитель 25, фазовый манипулятор 26, усилитель мощности 27, генератор кода 31, импульсный модулятор 32 и направленный ответвитель 82. При этом вход фазового манипулятора 26 является кодовым (первым) входом передатчика 1, объединенные входы импульсного модулятора 32 и генератора кодов 31 являются запускающим (вторым) входом передатчика 1, вход питания усилителя мощности 27 является силовым (третьим) входом передатчика 1, а его выход - мощным (первым) выходом передатчика 1. Первый выход возбудителя 25 является гетеродинным (вторым) выходом передатчика, второй выход возбудителя 25 является выходом опорного сигнала промежуточной частоты (третьим выходом передатчика 1), выход генератора кодов 31 является кодовым (четвертым) выходом передатчика 1, а выход направленного ответвителя 82 является микромощным (пятым) выходом передатчика 1.An example of the implementation of the
Антенное устройство 2, может быть выполнено по известной схеме (см. фиг. 2), содержащей антенный переключатель 28, антенну 29, суммарно-разностный преобразователь (СРП) 33, привод антенны 50 и датчик 51 углового положения антенны, при этом дополнительный вход СРП 33 является микромощным (первым) входом антенного устройства 2, вход антенного переключателя 28 является мощным (вторым) входом антенного устройства 2, вход привода 50 антенны является управляющим (третьим) входом антенного устройства 2, выход датчика 51 углового положения антенны является угловым (первым) выходом антенного устройства 2, выходы антенного переключателя 28 и суммарно-разностного преобразователя 33 образуют суммарно-разностный (второй) выход антенного устройства 2, а антенна 29 связана третьим входом/выходом с электромагнитным полем окружающего пространства.
Приемник 3, может быть выполнен по известной схеме (см. фиг. 2), включающей синхронизатор 30, блок 34 усилителей высокой частоты, блок 35 смесителей, блок 36 усилителей промежуточной частоты, блоки 37, 38 квадратурных фазовых детекторов и амплитудно-временных квантователей суммарного и разностного каналов, доплеровские коммутаторы 41, 42 сигналов суммарного и разностного каналов. При этом вход сигнала скорости доплеровских коммутаторов 41 42 является доплеровским входом (первым) приемника 3, двухканальный вход УВЧ 34 (для суммарного и разностного каналов) является высокочастотным (вторым) входом приемника, вход смесителей 35 является гетеродинным (третьим) входом приемника 3, входы блоков 37 и 38 квадратурных фазовых детекторов 38 образуют опорный (четвертый) вход приемника 3, выход запускающих импульсов синхронизатора 30 является запускающим (первым) выходом приемника, выходы доплеровского коммутатора 41 образуют квадратурные выходы (второй и третий) суммарного канала приемника, выходы аналогичного коммутатора 42 образуют квадратурные выходы (четвертый и пятый) разностного канала приемника 3, второй выход синхронизатора 30 образует синхровыход (шестой выход) приемника 3.The
Цифровой согласованный фильтр 4 (ЦСФ Σ) суммарного канала с вычислением модуля сигнала, выполнен по известной схеме (см. фиг. 2), включающей блок ЦСФ 39 и блок 47 объединения квадратур, и формирует как модуль квадратурного сигнала (на третьем выходе), так и сигналы каждой квадратуры (ΣSin и ΣCos) на своих первом и втором выходах.The digital matched filter 4 (DSF Σ) of the sum channel with the calculation of the signal modulus is made according to a well-known scheme (see Fig. 2), including the
Цифровой согласованный фильтр 5 (ЦСФ Δ) разностного канала, выполнен по известной схеме (ЦСФ 40 на фиг. 2) и формирует на своих первом и втором выходах квадратурный сигнал, включающий сигналы каждой квадратуры (ΔSin и ΔCos).The digital matched filter 5 (DSP Δ) of the difference channel is made according to a known scheme (
Блок 6 предварительной подготовки (БПП), выполнен по известной схеме, включающей на фиг. 2 первый и второй коммутаторы 43, 44 режима, первый и второй контрольные элементы 45, 46 задержки, датчик 60 предстартовой подготовки, триггеры 61, 62 пуска и отмены пуска, элемент И 63, вентиль 64 отмены пуска, датчик скорости 76, датчик 77 контрольного угла, блок 80 сравнения углов, коммутатор 81 питания, контрольный имитатор 83 движения и инвертор сигнала 84. При этом вход блока 80 сравнения углов является угловым (первым) входом блока 6 предварительной подготовки, вход управляемого элемента 45 задержки является кодовым (вторым) входом БПП 6, выход коммутатора 44 прямого и задержанного кодов фазовой манипуляции является кодовым (первым) выходом БПП 6, выход коммутатора 81 питания является выходом включения мощности (вторым выходом) БПП 6, выход коммутатора скорости 43 является скоростным (третьим) выходом БПП 6.
Исполнительный блок 7 обнаружения, выбора, захвата на сопровождение и сопровождения объекта назначения путем вычисления разности между заданным при захвате и измеренным при сопровождении углами объекта назначения, выполнен по известной схеме, включающей (на фиг. 2 РЛС по прототипу) блок 48 обнаружения и выбора объекта на сопровождение, коммутатор 49 сигналов управления приводом, регистр 52 угла, регистр 54 дальности, первый сумматор 55, преобразователь 56 кода во временной интервал, блок 57 захвата объекта на сопровождение, регистр 58 частоты, фильтр 59 доплеровской частоты, первый, второй и третий генераторы 65, 66, 67 доплеровской частоты, второй и третий сумматоры 68, 69, угловой дискриминатор 70, второй вычитатель 71, кодовую шину 72, дискриминатор 74 дальности, частотный дискриминатор 75, первый и второй элементы задержки 78, 79. При этом входы блока 48 обнаружения и выбора объекта сопровождения являются угловым (первым) входом, входом запуска (вторым), входом синхронизации (третьим) и входом интенсивности сигнала (четвертым) исполнительного блока 7 обнаружения, вход вычитателя 53 угла является вычитаемым угловым входом (пятым) исполнительного блока 7, квадратурные входы дискриминатора 74 дальности и частотного дискриминатора 75 образуют квадратурные входы (шестой и седьмой) сигналов суммарного канала исполнительного блока 7, квадратурные входы фильтра 59 доплеровской частоты являются квадратурными входами (восьмым и девятым) сигналов разностного канала исполнительного блока 7, выход коммутатора 49 сигналов управления приводом является выходом управления приводом (первым) исполнительного блока 7, выход управляющего сигнала блока 57 захвата объекта на сопровождение является выходом сигнала захвата (вторым) исполнительного блока 7, выход задержанного на элементе 78 задержки импульса преобразователя 56 кода во временной интервал является выходом (третьим) строба дальности исполнительного блока 7, выход углового дискриминатора 70 является угловым выходом (четвертым) исполнительного блока 7.The
Первый и второй измерители 8, 9 фазы вектора квадратурных сигналов Σ и Δ каналов выполнены в виде постоянных запоминающих устройств (ПЗУ).The first and
Измеритель 10 модуля вектора квадратурных сигналов Δ канала выполнен в виде ПЗУ.The
Формирователь 11 оптимизирующего угла поворота векторов квадратурных сигналов Σ и Δ каналов, выполнен в виде вычитателя фаз.The
Формирователь 12 оптимальной фазы квадратурного сигнала Δ канала, выполнен в виде сумматора фаз.The
Формирователь 13 оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала Δ канала, выполнен в виде ПЗУThe
Согласно структурной схеме фиг. 1 к первым входам передатчика 1 и приемника 3 подключены соответственно первый (кодовый) и третий (скоростной) выходы блока 6 предварительной подготовки, второй выход которого подключен к третьему (силовому) входу передатчика.According to the block diagram of FIG. 1, the first (code) and third (high-speed) outputs of the
Первый (угловой) выход антенного устройства 2 подключен к первому входу блока 6 предварительной подготовки и к первому входу исполнительного блока 7 обнаружения.The first (angular) output of the
Первый (мощный) выход передатчика 1 подключен ко второму входу антенного устройства 2, второй (суммарно-разностный) выход которого подключен к третьему (высокочастотному) входу приемника 3. Второй (гетеродинный) и третий (опорного сигнала промежуточной частоты) передатчика 1 подключены к третьему и четвертому входам приемника 3, четвертый (кода ФМ) выход передатчика 1 подключен к третьим входам ЦСФ 4 и ЦСФ 5 и ко второму входу блока 6 предварительной подготовки, а пятый выход подключен к первому (микромощному) входу антенного устройства 2.The first (powerful) output of the
Третий вход-выход антенного устройства 2 связан с электромагнитным полем окружающей среды.The third input-output of the
Первый (запускающий) выход приемника 3 подключен ко вторым входам передатчика 1 и исполнительного блока 7 обнаружения, второй и третий (квадратурные) выходы суммарного канала приемника 3 подключены соответственно к первому и второму входам цифрового согласованного фильтра 4 суммарного канала. Четвертый и пятый квадратурные выходы разностного канала приемника 3 подключены соответственно к первым и вторым входам цифрового согласованного фильтра 5 разностного канала, а шестой выход (импульсной последовательности с частотой дискретизации) подключен к третьему входу (синхронизации) исполнительного блока 7 обнаружения и к входам синхронизации (четвертым) цифровых согласованных фильтров 4 и 5.The first (triggering) output of the
Первый выход исполнительного блока 7 обнаружения подключен к третьему (управляющему) входу антенного устройства 2, второй выход (сигнала захвата) подключен к первому входу мультиплексора 21 управляющих сигналов, третий выход (строба дальности) подключен к первому входу вентиля 23, а четвертый (угловой) выход подключен к первому входу мультиплексора 22 информационных сигналов.The first output of the
Первый и второй выходы цифрового согласованного фильтра 4 суммарного канала подключены соответственно к первому и второму входам измерителя 8 фазы вектора квадратурного сигнала суммарного канала и к шестому и седьмому входам исполнительного блока 7 обнаружения, четвертый вход которого, а также первый (сигнальный) вход блока 18 сравнения и вторые (нормирующие) входы блоков 14, 15 нормировки оценок углового отклонения подключены к модульному (третьему) выходу ЦСФ 4 суммарного канала.The first and second outputs of the digital matched
Выходы ЦСФ 5 разностного канала подключены соответственно к первым и вторым входам измерителя 9 фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала и измерителя 19 модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала, а также к восьмому и девятому входам 9 исполнительного блока 7 обнаружения.The outputs of the
Выход измерителя 8 фазы вектора квадратурного сигнала суммарного канала подключен к первому входу формирователя 11 оптимизирующего угла поворота векторов квадратурных сигналов суммарного и разностного каналов, ко второму входу которого подключен датчик 17 оптимальной фазы (π/4), а выход формирователя 11 подключен к первому входу формирователя 12 оптимального угла вектора квадратурного сигнала разностного канала, ко второму входу которого подключен выход измерителя 9 фазы вектора квадратурного сигнала разностного канала, а выход формирователя 12 подключен к первому входу формирователя 13 оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала, ко второму входу которого подключен выход измерителя 10 модуля вектора квадратурного сигнала разностного канала.The output of the
Первый и второй выходы формирователя 13 оптимальных квадратур вектора квадратурного сигнала разностного канала подключены к первым входам блоков 14, 15 нормировки оценок угловых отклонений, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам сумматора 16 оценок углового отклонения, выход которого подключен ко второму входу мультиплексора 22.The first and second outputs of the
Датчик 19 порогового сигнала подключен ко второму входу блока 18 сравнения, выход которого подключен ко второму входу вентиля 23, выход которого подключен ко второму входу мультиплексора 21.The
Датчик 20 полетного задания подключен к управляющим (третьим) входам мультиплексоров 21 и 22, выходы которых подключены соответственно к управляющему (первому) и к информационному (второму) входам блока 24 вентилей, выход которого подключен к пятому (вычитаемому угловому) входу исполнительного блока 7 обнаружения.The
РЛС действует следующим образом.The radar operates as follows.
При подготовке к полету датчик 20 полетного задания, выполненный в виде тумблера - переключателя, устанавливается в одно из двух возможных состояний логического сигнала на своем выходе:When preparing for flight, the
- логическая единица в случае, если РЛС предстоит во время полета БПЛА работать в условиях большого количества близко расположенных объектов в области их возможного положения (ОВПО);- logical unit if the radar is to operate during the UAV flight in conditions of a large number of closely located objects in the area of their possible position (OVPO);
- логический ноль в случае, если РЛС предстоит во время полета БПЛА работать по быстро маневрирующим объектам в ОВПО.- logical zero if the radar is to work on rapidly maneuvering objects in the OVPO during the UAV flight.
Указанный сигнал поступает на третьи (управляющие) входы мультиплексоров 21 и 22, обеспечивая прохождение на их выходы сигналов с их первых входов в случае логической единицы и со вторых входов в случае логического нуля.This signal is fed to the third (control) inputs of the
Перед стартом БПЛА производится контроль исправности РЛС известным способом с помощью блока 6 предварительной подготовки (БПП), который формирует управляющие сигналы на своих выходах. При этом с первого выхода в передатчик 1 через его первый вход поступает задержанный на величину имитируемой дальности до объекта код фазовой манипуляции. Со второго выхода БПП 6 на третий вход передатчика 1 поступает управляющий сигнал, отключающий в нем усилитель мощности зондирующего сигнала и обеспечивающий поступление на первый вход антенного устройства 2 микромощного задержанного фазоманипулированного сигнала с пятого выхода передатчика 1. С третьего выхода БПП 6 на первый вход приемника 3 поступает сигнал, обеспечивающий в нем корректную работу компенсаторов доплеровского смещения. При этом в РЛС в микромощном режиме (при отключенном усилителе мощности в передатчике 1) имитируется приближающийся объект и выполняется его захват и сопровождение с контролем времени отклонения антенны на заданный угол. Контроль времени выполняется по моменту прихода сигнала с первого выхода антенного устройства 2 на первый вход блока 6 предварительной подготовки параллельно с поступлением его на первый вход исполнительного блока 7 обнаружения. Старт БПЛА разрешается при подтверждении исправности РЛС. При этом включается задержка на время подлета БПЛА к области возможного положения объекта назначения (ОВПО), по истечении которой РЛС включается в основной режим.Before the start of the UAV, the health of the radar is monitored in a known manner using a preliminary preparation unit (BPP) 6, which generates control signals at its outputs. In this case, a phase shift keying code, delayed by the value of the simulated distance to the object, is sent from the first output to the
В основном режиме в приемнике 3, в состав которого входит синхронизатор, известным способом формируются на первом выходе сигналы запуска интервалов зондирования, поступающие на вторые входы передатчика 1 и исполнительного блока 7. При этом передатчик 1 формирует известным способом на первом выходе зондирующие ФМ импульсы, поступающие на второй вход антенного устройства 2 и излучаемые им через третий вход/выход в направлении ОВПО. В это время исполнительный блок 7 известным способом управляет приводом антенны с помощью сигналов, формируемых на его первом выходе и поступающих на третий вход антенного устройства 2.In the main mode, in the
Эхосигналы, приходящие из ОВПО через третий вход/выход, обрабатываются известным способом в антенном устройстве 2 и через выход его суммарно-разностного преобразователя поступают на высокочастотный вход приемника 3, на третий и четвертый входы которого поступают соответственно сигналы частоты гетеродина и опорной промежуточной частоты со второго и третьего выходов передатчика 1. В приемнике 3 сигналы обрабатываются известным способом для суммарного канала и для разностного канала. При этом сигналы двух квадратур суммарного канала со второго и третьего выходов приемника 3 поступают на входы ЦСФ 4 суммарного канала, а сигналы двух квадратур разностного канала с четвертого и пятого выходов приемника 3 поступают на входы ЦСФ 5 разностного канала. На третьи входы ЦСФ 4 и ЦСФ 5 поступает и запоминается на весь интервал зондирования сигнал кода ФМ с четвертого выхода передатчика 1 в начале каждого текущего интервала зондирования. Кроме того, на шестом выходе приемника 3 формируются импульсы синхронизации с частотой дискретизации принимаемых сигналов, которые поступают на четвертые входы ЦСФ 4 и ЦСФ 5 и на третий вход исполнительного блока 7 обнаружения, обеспечивая их работу в заданном ритме известным способом.The echo signals coming from the OVPO through the third input / output are processed in a known way in the
ЦСФ 4 и ЦСФ 5 известным способом формируют сжатые сигналы на своих первых и вторых квадратурных выходах, а ЦСФ 4 еще дополнительно формирует на своем третьем выходе сигнал модуля сжатого сигнала, поступающий на четвертый вход исполнительного блока 7 обнаружения, а также на первый вход блока сравнения 18 и на вторые входы блоков нормировки 14 и 15.
Исполнительный блок 7 известным способом, управляя сигналом со своего первого выхода приводом антенны в антенном устройстве 2, поступающим на его третий вход, выполняет обзор ОВПО, обнаружение объектов, выбор объекта назначения, захват выбранного объекта на сопровождение, сопровождение объекта по дальности, по доплеровской частоте, и переход к сопровождению выбранного объекта по углу.The
В случае, если датчик 20 полетного задания установлен в состояние логической единицы, соответствующее работе в условиях близко расположенных объектов в ОВПО, сигнал захвата со второго выхода исполнительного блока 7 проходит через мультиплексор 21 на управляющий вход блока 24 вентилей, открывая его, а выходной сигнал углового дискриминатора, формируемый известным способом на четвертом выходе исполнительного блока 7, проходит через мультиплексор 22 и через открытый блок 24 вентилей на пятый вход исполнительного блока 7, замыкая в нем контур углового сопровождения выбранного объекта, в основе которого работает быстродействующий дискриминатор по дальности с частотой дискретизации, равной частоте зондирования РЛС, и дискриминатор по частоте доплеровского смещения, работающий с использованием фильтров нижних частот (интеграторов), задержка которых (инерционность) на 1-2 порядка больше интервала зондирования РЛС. Такой дискриминатор по частоте обеспечивает по углу высокую разрешающую способность, но пониженное быстродействие из-за инерционности.In the event that the
В случае, если датчик 20 полетного задания установлен в состояние логического нуля, соответствующее работе по быстро маневрирующим объектам в ОВПО, с третьего выхода исполнительного блока 7 на первый вход вентиля 23 поступают импульсы преобразователя код-время задержки (стробы дальности), следующие с частотой зондирования РЛС и обеспечивающие соответствующую этой частоте высокую скорость реакции на изменения параметров движения сопровождаемого объекта.In the event that the
При этом сопровождение выбранного объекта по углу осуществляется следующим образом. Сигналы с первого и второго квадратурных выходов ЦСФ 4 (ΣSin и ΣCos) поступают на входы измерителя 8 фазы ϕΣ вектора Σ квадратурного сигнала в суммарном канале. В измерителе 8, выполненном в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), определяется фаза вектора квадратурного сигнала суммарного канала соответствии с выражениемIn this case, the tracking of the selected object in the corner is carried out as follows. The signals from the first and second quadrature outputs of the DSP 4 (ΣSin and ΣCos) are fed to the inputs of the
которое заранее просчитано для всех возможных значений входных сигналов, а результат расчетов установлен в ПЗУ.which is calculated in advance for all possible values of the input signals, and the result of the calculations is installed in the ROM.
Одновременно сигналы с квадратурных выходов ЦСФ 5 поступают на входы аналогичного измерителя 9 фазы ϕΔ вектора квадратурного сигнала в разностном каналеAt the same time, the signals from the quadrature outputs of the
Кроме того, сигналы с первого и второго выходов ЦСФ 5 поступают на входы измерителя 10 модуля МΔ вектора Δ канала, выполненного в виде ПЗУ, реализующего выражениеIn addition, the signals from the first and second outputs of the
по аналогии с измерителями 8 и 9, результат на выходе которых формируется с минимальной задержкой (наносекунды).by analogy with
Сигнал с выхода измерителя 8 фазы вектора квадратурного сигнала Е канала поступает на первый вход блока 11 формирования оптимизирующего угла δϕ поворота векторов Σ и Δ каналов, выполненного в виде формирователя разности сигналов (вычитателя):The signal from the output of the
для чего к его второму входу подключен датчик 17 оптимальной фазы (константы равной π/4).for which
Сигнал с выхода блока 11 поступает на первый вход формирователя 12 оптимального угла поворота вектора (ϕΔОПТ) квадратурного сигнала Δ канала, на второй вход которого поступает сигнал с выхода измерителя 9 фазы вектора квадратурного сигнала Δ канала. Блок 12 выполнен в виде сумматора, вычисляющего оптимальный угол в соответствии с выражением:The signal from the output of
Сигнал с выхода блока 12 поступает на первый вход формирователя 13 оптимальных квадратур вектора Δ канала. На второй вход формирователя 13 поступает сигнал с выхода измерителя 10 модуля МΔ вектора квадратурного сигнала Δ канала.The signal from the output of
Формирователь 13 выполнен в виде двухканального умножителя, в первом канале которого, реализованном в виде ПЗУ, модуль МΔ умножается на функцию Sin (ϕΔОПТ) от сигнала ϕΔОПТ и сигнал произведения, представляющий собой первую оптимальную квадратуру ΔSinОПТ вектора Δ, поступает на первый выход формирователя 13:The
Во втором аналогичном канале формирователя 13 модуль МΔ умножается на функцию Cos (ϕΔОПТ), а сигнал произведения, представляющий собой вторую оптимальную квадратуру ΔCosОПТ вектора Δ, поступает на второй выход формирователя 13:In the second analogous channel of the
Сигналы с выходов формирователя 13 поступают на первые входы соответственно блоков 14 и 15 нормировки угловых оценок, на вторые входы которых поступает сигнал модуля суммарного канала MΣ с третьего выхода ЦСФ 4. В блоках нормировки 14 и 15, выполненных в виде ПЗУ с установленным в нем результатом деления входных сигналов, формируются сигналы угловых оценок ΨSin и ΨCos соответственно в выражениях:The signals from the outputs of the
Сигналы с выходов блоков 14 и 15 поступают соответственно на первый и второй входы сумматора 16, в котором формируется оценка углового отклонения UΨ сопровождаемого сигнала от оси антенного устройства.The signals from the outputs of the
Сигнал с выхода сумматора 16 поступает на второй вход мультиплексора 22. Задержка поступления сигнала от сумматора 16 относительно срабатывания ЦСФ 4 и 5 определяется быстродействием элементов и не превышает несколько наносекунд.The signal from the output of the
Сигнал MΣ с третьего выхода ЦСФ 4 поступает также на первый вход блока 18 сравнения, на второй вход которого подается сигнал от датчика 19 порога обнаружения, выполненного в виде шины с установленным на ней двоичным кодом. В случае, если модуль сопровождаемого сигнала MΣ превышает порог обнаружения, на выходе блока 18 сравнения формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход вентиля 23. Если этот сигнал совпадает по времени со стробом дальности - импульсом задержки сопровождаемого объекта на первом входе вентиля 23, то на выходе последнего формируется импульс, который проходит через мультиплексор 21 и поступает на управляющий вход блока 24 вентилей, открывая его для прохождения сигнала с выхода сумматора 16 через мультиплексор 22.The signal MΣ from the third output of the
Сигнал с выхода блока 24 вентилей поступает на пятый вход исполнительного блока 7 обнаружения и замыкает таким образом контур сопровождения объекта по углу.The signal from the output of the
При этом в режиме работы по быстро маневрирующим объектам за счет одновременного поворота векторного сигнала в суммарном и разностном каналах на одинаковый оптимальный угол, достигается существенное повышение точности пеленгования объекта при низком отношении сигнала к шуму в отклике сопровождаемого объекта.At the same time, in the mode of operation on rapidly maneuvering objects, due to the simultaneous rotation of the vector signal in the total and difference channels by the same optimal angle, a significant increase in the accuracy of direction finding of the object is achieved with a low signal-to-noise ratio in the response of the tracked object.
Как показали стендовые испытания РЛС, при отношении сигнала к шуму на входе около 0 дБ, (амплитуда сигнала равна среднеквадратическому значению шума) точность пеленгования эхосигнала повышается в части отношения истинного значения угла к среднеквадратическому отклонению, на 4÷9 дБ. При этом вероятность правильного определения знака угла увеличивается от 60% (с незначительным превышением числа правильных определений над числом неправильных) до убедительных 90%.As shown by bench tests of the radar, with a signal-to-noise ratio at the input of about 0 dB (the signal amplitude is equal to the root-mean-square noise value), the echo signal direction finding accuracy increases in terms of the ratio of the true angle value to the root-mean-square deviation, by 4 ÷ 9 dB. In this case, the probability of correct determination of the sign of the angle increases from 60% (with a slight excess of the number of correct determinations over the number of incorrect ones) to convincing 90%.
Таким образом, в предлагаемой моноимпульсной РЛС наряду с повышением точности пеленгования за счет спектральной обработки сигналов при низком отношении сигнала к шуму, реализуется повышение точности пеленгования при работе по широкополосным эхосигналам от быстро маневрирующих объектов за счет оптимизирующего одновременного поворота по фазе мгновенных векторных квадратурных сигналов в суммарном и разностном каналах.Thus, in the proposed monopulse radar, along with an increase in the accuracy of direction finding due to spectral processing of signals with a low signal-to-noise ratio, an increase in the accuracy of direction finding is realized when operating on broadband echo signals from rapidly maneuvering objects due to the optimizing simultaneous phase rotation of instantaneous vector quadrature signals in the total and difference channels.
На основании приведенного описания и чертежей предлагаемая радиолокационная система может быть изготовлена при использовании известных комплектующих изделий и известного в радиоэлектронной промышленности технологического оборудования и использована на подвижных носителях в качестве РЛС для обнаружения и сопровождения объектов.Based on the above description and drawings, the proposed radar system can be manufactured using known components and technological equipment known in the radio-electronic industry and used on mobile carriers as a radar for detecting and tracking objects.
Источники информацииSources of information
1. Свиридов Э.Ф. Сравнительная эффективность моноимпульсных радиолокационных систем пеленгации. Л., Судостроение, 1964 г.1. Sviridov E.F. Comparative efficiency of monopulse radar direction finding systems. L., Shipbuilding, 1964
2. Сколник М. Справочник по радиолокации. М.: Сов. радио, 1978 г, т. 4 (стр. 20, рис. 15).2. Skolnik M. Handbook of radar. M .: Sov. radio, 1978, vol. 4 (p. 20, fig. 15).
3. Зуфрин A.M. Методы построения судовых автоматических угломерных систем. Л. Судостроение, 1970 г, (стр. 114, рис. 2.10а).3. Zufrin A.M. Methods for constructing ship automatic goniometric systems. L. Shipbuilding, 1970, (p. 114, fig. 2.10a).
4. Патент РФ № 2309430, МПК G01S 13/44, публикация 27.10.2007 г.4. RF patent No. 2309430,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126324A RU2759511C1 (en) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Monopulse radio location system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020126324A RU2759511C1 (en) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Monopulse radio location system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2759511C1 true RU2759511C1 (en) | 2021-11-15 |
Family
ID=78607244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020126324A RU2759511C1 (en) | 2020-08-04 | 2020-08-04 | Monopulse radio location system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2759511C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778247C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-08-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Complex detection device in multi-position radar station |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU17631U1 (en) * | 2000-12-18 | 2001-04-10 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | MONO PULSE RADAR SYSTEM |
| US6441783B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-08-27 | Qinetiq Limited | Circuit module for a phased array |
| RU2296347C2 (en) * | 2005-05-24 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Monopulse three-channel summarily-differential radar station |
| RU2309430C1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Single-pulse radar system |
| JP2010230473A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Monopulse doppler radar device |
| RU2439608C1 (en) * | 2010-08-11 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Monopulse detection and homing radar system |
| RU2460089C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-08-27 | Александр Игоревич Клименко | Short-pulse monopulse radar with electronic scanning in one plane |
| US8269665B1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-09-18 | Lockheed Martin Corporation | Monopulse angle determination |
| RU2600109C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Monopulse radar of millimetre range |
-
2020
- 2020-08-04 RU RU2020126324A patent/RU2759511C1/en active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6441783B1 (en) * | 1999-10-07 | 2002-08-27 | Qinetiq Limited | Circuit module for a phased array |
| RU17631U1 (en) * | 2000-12-18 | 2001-04-10 | Государственное унитарное предприятие Центральный научно-исследовательский институт "Гранит" | MONO PULSE RADAR SYSTEM |
| RU2296347C2 (en) * | 2005-05-24 | 2007-03-27 | Открытое акционерное общество "Корпорация "Фазотрон-Научно-исследовательский институт радиостроения" | Monopulse three-channel summarily-differential radar station |
| RU2309430C1 (en) * | 2006-02-21 | 2007-10-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Single-pulse radar system |
| JP2010230473A (en) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | Monopulse doppler radar device |
| US8269665B1 (en) * | 2010-01-29 | 2012-09-18 | Lockheed Martin Corporation | Monopulse angle determination |
| RU2439608C1 (en) * | 2010-08-11 | 2012-01-10 | Открытое акционерное общество "Концерн "Гранит-Электрон" | Monopulse detection and homing radar system |
| RU2460089C1 (en) * | 2011-03-29 | 2012-08-27 | Александр Игоревич Клименко | Short-pulse monopulse radar with electronic scanning in one plane |
| RU2600109C1 (en) * | 2015-04-16 | 2016-10-20 | Акционерное общество "Уральское проектно-конструкторское бюро "Деталь" | Monopulse radar of millimetre range |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778247C1 (en) * | 2021-12-17 | 2022-08-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Complex detection device in multi-position radar station |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10914818B2 (en) | Angle-resolving FMCW radar sensor | |
| US7250902B2 (en) | Method of generating accurate estimates of azimuth and elevation angles of a target for a phased—phased array rotating radar | |
| EP1869492B1 (en) | System and method for coherently combining a plurality of radars | |
| US5818383A (en) | Interferometric moving vehicle imaging apparatus and method | |
| US5559516A (en) | Dual cancellation interferometric AMTI radar | |
| GB947810A (en) | High resolution scanning radar | |
| Cerutti-Maori et al. | A novel high-precision observation mode for the tracking and imaging radar TIRA—Principle and performance evaluation | |
| Meinecke et al. | Instantaneous target velocity estimation using a network of a radar and repeater elements | |
| US3568188A (en) | Continuous wave radar with means for indicating moving target direction | |
| US4012740A (en) | Radio-frequency direction-finding arrangement | |
| CN114167420A (en) | Radar system and method for operating a radar system | |
| US6137439A (en) | Continuous wave doppler system with suppression of ground clutter | |
| RU2309430C1 (en) | Single-pulse radar system | |
| De Luca et al. | Target parameter estimation in moving transmitter moving receiver forward scatter radar | |
| RU2759511C1 (en) | Monopulse radio location system | |
| Liang et al. | Simultaneous tracking of multiple targets using interferometric FMCW radar | |
| US20240036183A1 (en) | Radar method and radar system for a phase-coherent analysis | |
| Stasiak et al. | Real-time high resolution multichannel ISAR imaging system | |
| JP2616318B2 (en) | Radar signal processing equipment | |
| Pan et al. | Impacts of space-time-frequency synchronization errors onwideband target echo characteristics of bistatic/multistatic radar | |
| Hejazi et al. | Sar processing to localize lpi radars | |
| Antonov et al. | Algorithms of Processing of Space-Time Signals in a Multibeam Radar during Detection and Evaluation of Parameters of Low-Observable Aerial Targets | |
| RU54680U1 (en) | MONOPULSE RADAR SYSTEM | |
| Tang et al. | A novel back-projection-based target motion parameter estimation scheme for dual-channel SAR | |
| RU2251709C1 (en) | Mode of determination of distance to the source of radio-frequency emission and the speed of closing in of a flying vehicle with it |