СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01S13/52 

Изобретение относится к когерентно-импульсным бортовым радиолокационным системам, работающим в режиме поиска со средней частотой повторения импульсов.

Известен способ измерения дальности, заключающийся в том, что выбирают две или более частот повторения импульсов, имеющих общую субгармонику, выделяют из двух последовательностей зондирующих импульсов импульсы, совпадающие во времени, выделяют из двух последовательностей отраженных импульсов лишь совпадающие во времени, измеряют однозначное значение дальности до цели по запаздыванию импульсов второй последовательности относительно импульсов первой последовательности.

Недостатком этого способа является то, что возможны пропадания сигналов цели, совпадающих по времени приема с альтиметровыми отражениями, в результате чего не будет обеспечено измерение однозначной дальности, а в отдельных случаях может произойти потеря обнаруженной цели.

Известен также способ, реализованный в когерентно-импульсной радиолокационной системе, состоящий в определении положения импульса альтиметровой зоны, обнаружении цели при работе по некоторой частоте повторения, определении изменения времени задержки при переходе на другую частоту повторения. В этом способе исключаются пропадания сигнала цели одновременно в обоих циклах работы, однако при измерении дальности пропадание сигнала цели даже в одном цикле работы делает раскрытие неоднозначности по дальности невозможным. Другим недостатком данного способа является низкая точность определения дальности.

Целью изобретения является уменьшение влияния отражений от земли на точность измерений по дальности.

Указанная цель достигается тем, что в способе измерения дальности, включающем последовательное излучение сигнала с двумя рабочими частотами повторения импульсов, определение временного положения отраженных от цели импульсов на каждой частоте повторения и вычисление истинной дальности в случае несовпадения импульсов цели и отражений от Земли на первой частоте повторения (F₁) измеряют временное положение (t₁) импульса цели в межимпульсном интервале отражений от Земли относительно заднего фронта импульса, формируют последовательность импульсов со второй частотой повторения (F₂), определяемой по формуле:

где:
τ элемент разрешения по дальности, определяемый длительностью импульсов, измеряют временное положение (t₂) импульса на второй частоте повторения относительно ближайшего импульса отражений от Земли в направлении сдвига сигнала цели, сравнивают временные положения импульсов цели (t₁, t₂) и в качестве первой рабочей частоты (Fp₁) выбирают частоту (F₁ или F₂), соответствующую наиболее удаленному от фронтов отражений от Земли импульсу, и формируют последовательность импульсов со второй рабочей частотой повторения, определяемой по формуле:

а в случае совпадения импульсов цели и Земли на первой частоте повторения ее принимают в качестве первой рабочей частоты (F_p1) и формируют последовательность импульсов со второй рабочей частотой повторения, определяемой по формуле:
F_p2=F_p1+τF2p1

K
На чертеже представлена упрощенная блок-схема устройства, реализующего способ измерения дальности, соответствующий изобретению. Устройство содержит приемник 1, первые ключи 2-1,2-N; доплеровские фильтры 3-1,3-N; накопительные устройства 4-1,4-N; синхронизатор 5, генератор гребенки импульсов 6, передатчик 7, антенну с антенным переключателем 8, дальномер 9, угломер 10, индикатор 11, селектор режима стробирования 12, высотомер 13, вычислитель задержки переднего фронта импульса альтиметровой зоны 14, блок измерения положения цели 15, второй ключ 16, определитель знака 17, первое вычитающее устройство 18, первое устройство памяти 19, второе вычитающее устройство 20, вычислитель разностей и частного 21, квантователь уровня 22, вычислительной дальности 23.

Устройство измерения дальности работает следующим образом.

Зондирующие импульсы, сформированные передатчиком 7, излучаются антенной 8. Отраженные от целей сигналы принимаются, на выходе приемника 1 имеют место аддитивная смесь полезного сигнала и мешающих отражений, а также собственный шум. С выхода приемника сигнал поступает на входы первых ключей 2-1, 2-N, которые открываются последовательно, чтобы обеспечить обнаружение цели и при совпадении времени прихода сигнала цели с альтиметровыми отражениями. Требуемые для этого управляющие сигналы формируются с помощью элементов 13, 14, 12 и 6. После обработки в доплеровских фильтрах 3-1,3-N и накопительных устройствах 4-1,4-N сигнал обнаруженной цели поступает на индикатор 11 и блок измерения положения цели 15. На выходе "a₁" блока 15 формируется напряжение, пропорциональное временному интервалу между импульсом цели и задним фронтом альтиметровой зоны N₁-p-ξ, где N₁ и p номера элементов разрешения сигнала цели и начала альтиметровой зоны соответственно; ξ - протяженность альтиметровой зоны, выраженная в количестве элементов разрешения. На выходе "a₂" формируется аналогичное напряжение, но относительно переднего фронта альтиметровой зоны:

где
T₁ период повторения;
ΔT₁ временная протяженность элемента разрешения по дальности.

Информация о значениях p и ξ поступает в блок измерения положения цели 15 с вычислителя задержки переднего фронта импульса альтиметровой зоны 14. Выход "a₁" блока 15 соединен со входами второго ключа 16 и определителя 17, информация о знаке с выхода которого определяет, произошло ли обнаружение внутри альтиметровой зоны или вне ее по правилу:
при N₁-p-ξ>0 вне зоны;
при N₁-p-ξ<0 внутри зоны.

На выходе определителя знака 17 появляется управляющий сигнал лишь в случае, когда N₁-p-ξ<0, который поступает на управляющий вход "b" синхронизатора 5. Наличие этого сигнала свидетельствует о том, что сигнал цели попал в альтиметровую зону и последующая частота повторения должна превышать предыдущую. Одновременно сигнал с определителя знака 17 поступает на управляющий вход второго ключа 16, причем при наличии сигнала (цель внутри альтиметровой зоны) второй ключ 16 заперт.

Выход "a₂" блока 15 также соединен с одним из входов второго ключа 16. В случае N₁-p-ξ<0 (цель вне зоны) второй ключ 16 открыт и пропускает на первое вычитающее устройство 18 напряжения с выходом "a₁" и "a₂" блока 15, на выходе блока 18 образуется напряжение, знак которого соответствует выбору второй частоты повторения, что обеспечивается синхронизатором 5, управляющий вход "г" которого соединен с выходом блока 18. На выходе "b₁" блока 15 образуется напряжение, пропорциональное временному интервалу t₂ между импульсом цели на второй частоте повторения F₂ и фронтом альтиметровой зоны в направлении сдвига сигнала цели. На выходе "b₂" блока 15 образуется напряжение, пропорциональное временному интервалу t₁ между импульсом цели на первоначальной частоте (F₁ и другим фронтом альтиметровой зоны. Выходы "b₁" и "b₂" блока 15 соединены со входом второго вычитающего устройства 20, выход которого соединен со входом "a" синхронизатора 5, обеспечивающего работу на последующей частоте f₃. Величины задержки сигналов t11

, t12, t13 на всех трех частотах зондирования, а также значение периодов зондирования T₁, T₂, T₃ с выхода "c" блока 15 поступают на вход блока памяти 19, на управляющий вход которого со второго вычитающего устройства 20 поступает напряжение, определяющее знак величины t₂-t₁, обуславливающий выдачу на вход "x₁" блока 21 значения T_оп, равного или , а на выход "x₃" значения , равного или . С выходов блока памяти 19 на входы "x₂" и "x₄" блока 21 поступают напряжения T₃ и t13, а на его выходе образуется напряжение или , поступающее на вход квантователя уровня (вычислителя ближайшего целого) 22. На выходе блока 22 образуется напряжение (степень неоднозначности) соответственно:

Напряжение с квантователя уровня 22 поступает на один из входов вычислителя истинной дальности 23, а на два других его входа ("x₁" и "x₃") поступают напряжения T_on и t_on. На входе блока 23 формируется напряжение истинной дальности.

Изобретение обеспечивает адаптацию системы к взаимному положению обнаруженного сигнала цели и альтиметровой зоны, при этом адаптация состоит в том, что выбор двух последующих частот повторения F₂ и F₃ осуществляется таким образом, что при переходе на другую частоту повторения обеспечивается сведение к минимуму вероятности попадания цели в альтиметровую зону.

Использование: когерентно-импульсные бортовые радиолокационные системы, работающие в режиме поиска со средней частотой повторения импульсов. Сущность изобретения: в способе измерения дальности, основанном на излучении сигналов с двумя частотами повторения импульсных и определении временного положения отраженных от цели импульсов на каждой частоте повторения, при несовпадении импульсов цели и отражений от земли на первой частоте измеряют положение импульса цели в межимпульсном интервале отражений от земли относительно заднего фронта импульса, формируют последовательность импульсов с определенным образом выбранной второй частотой повторения, для которой измеряют временное положение импульса относительно ближайшего фронта импульса отражений от земли, сравнивают полученные временные положения импульсов цели и корректируют выбор первой и второй частот повторения по заданным соотношениям. 1 ил.

Способ измерения дальности, включающий последовательное излучение сигнала с двумя рабочими частотами повторения импульсов, определение временного положения отраженных от цели импульсов на каждой частоте повторения и вычисление истинной дальности, отличающийся тем, что, с целью уменьшения влияния отражений от земли на точность измерения в условиях неоднозначности измерений по дальности, в случае несовпадения импульсов цели и отражений от земли на первой частоте повторения (F₁) измеряют временное положение (t₁) импульса цели в межимпульсном интервале отражений от земли относительно заднего фронта импульса, формируют последовательность импульсов со второй частотой повторения (F₂), определяемой по формуле

где τ элемент разрешения по дальности, определяемый длительностью импульсов, измеряют временное положение (t₂) импульса на второй частоте повторения относительно ближайшего фронта импульса отражений от земли в направлении сдвига сигнала цели, сравнивают временные положения импульсов цели (t₁, t₂) и в качестве первой рабочей частоты (F_p 1) выбирают частоту (F₁ или F₂), соответствующую, наиболее удаленному от фронтов отражений от земли импульсу, и формируют последовательность импульсов со второй рабочей частотой повторения, определяемой по формуле
F_p2=F_p1+τF2p1

K sign (t₂-t₁), 1<K≅ 4,
а в случае совпадения импульсов цели и земли на первой частоте повторения ее принимают в качестве первой рабочей частоты (F_p 1) и формируют последовательность импульсов со второй рабочей частотой повторения, определяемой по формуле
F_p2=F_p1+τF2p1K.н