УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ Российский патент 1998 года по МПК G01S13/08 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано в системах поиска и слежения.

Известно устройство определения дальности, описанное в патенте N 2032184, 1995, БИ N 9. В нем используется непрерывный, одночастотный немодулированный передатчик, передающая и приемная антенны жестко связаны между собой и с приводом, осуществляющим вращение антенн в секторном режиме. Дальность определяется после двухкратного приема отраженного сигнала по величине смещения отображений от объекта на индикаторе при его облучении при прямом и обратном вращении антенн. Однако устройство имеет большое время определения дальности, равное времени двухкратного облучения объекта.

Известно устройство определения дальности, описанное в патенте N 2003133, 1993 г., БИ N 41-42. В нем также используется непрерывный одночастотный немодулированный передатчик, формирующий непрерывную электромагнитную энергию, которая излучается передающей антенной, вращающейся в режиме кругового обзора вместе с приемной антенной с помощью привода. Отраженная от объекта электромагнитная энергия принимается приемной антенной и поступает в приемник, где преобразуется в электрические сигналы, которые поступают в амплитудный селектор, который ограничивает амплитуду сигнала, подготавливая его для дальнейшей цифровой обработки. Выход селектора по амплитуде соединен с преобразователем длительности сигнала в код, выход которого соединен с вычитателем, осуществляющим вычитание длительности текущего сигнала из запомненного. Сигналы принимаются при разных скоростях вращения антенн. Разность кодов с выхода вычитателя, характеризующего дальность, поступает в постоянное запоминающее устройство. Количество разностей с вычитателя определяется заранее и равно количеству адресов постоянного запоминающего устройства. Считывание дальностей осуществляет индикатор. Однако устройство имеет также большое время определения дальности, равное времени двухкратного облучения объекта.

С помощью предлагаемого устройства дальность определяется путем однократного облучения объекта, что уменьшает время определения дальности.

Достигается это введением вместо приемной антенны приемной антенны с повернутым по азимуту вторым лепестком и введением вместе приемника двухканального приемника, а также введением дополнительного селектора по амплитуде и дополнительного преобразователя длительности сигнала в код, при этом второй выход приемника через дополнительный амплитудный селектор, дополнительный преобразователь длительности сигнала в код соединен со вторым входом вычитателя.

На фиг. 1 и в тексте приняты следующие обозначения: 1 - непрерывный одночастотный немодулированный передатчик; 2 - передающая антенна; 3 - приемная антенна с повернутым по азимуту вторым лепестком; 4 - привод; 5 - двухканальный приемник; 6, 7 - амплитудные селекторы; 8, 9 - преобразователи длительности сигнала в код; 10 - вычитатель; 11 - постоянное запоминающее устройство; 12 - индикатор.

При этом выход одночастотного непрерывного немодулированного передатчика 1 соединен с входом передающей антенны 2, жестко связанной с приводом 4 и с приемной антенной с повернутым по азимуту вторым лепестком 3, первый и второй выходы которой соответственно соединены с первым и вторым входами двухканального приемника 5, имеющего первый и второй выходы, соединенные соответственно через амплитудные селекторы 6, 7 через блоки преобразования длительности сигнала в код 8, 9 с первым и вторым входами вычитателя 10, выход которого через постоянное запоминающее устройство 11 соединен с входом индикатора 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Непрерывный одночастотный, немодулированный передатчик 1 формирует непрерывную электромагнитную энергию, которая излучается передающей антенной 2, вращающейся в режиме кругового обзора вместе с приемной антенной с повернутым по азимуту вторым лепестком 3, с помощью привода 4.

Отраженная от объекта электромагнитная энергия принимается приемной антенной с повернутым по азимуту вторым лепестком 3.

На фиг. 2 показаны в разрезе два лепестка диаграммы направленности приемной антенны 3. Направление вращения антенн показано стрелкой. Лепесток 18 совмещен по направлению с лепестком передающей антенны 2, а лепесток 19, как показано на фиг. 2, смещен вправо. В связи с запаздыванием отраженной от объекта электромагнитной энергии, время ее приема приемной антенной с повернутым по азимуту вторым лепестком 3 изображается на фиг. 2 векторами времени в виде отрезков прямой ad и EL для двух разных объектов, имеющих разные углы места, но расположенные на одинаковой дальности. В зависимости от дальности эти векторы будут смещаться вправо или влево. Чем больше дальность, тем больше векторы ad и EL смещаются в направлении, обратном вращению, то есть в нашем примере вправо. Разность отрезков ab - cd и EF - KL есть функция дальности, т.к. при уменьшении ab и EF соответственно увеличивается cd и KL. Следовательно, ac - bd и EK - FL также есть функция дальности. В зависимости от угломестного положения объектов в зоне двух пересекающихся лепестков 18, 19, длительности векторов могут иметь разные значения. Однако при одной и той же дальности ac - bd = EK - FL. С выхода приемной антенны с повернутым по азимуту лепестком 3 электромагнитные сигналы поступают на приемники двухканального приемника 5, где преобразуются в электрические сигналы, которые выделяются по соответствующим характеристикам (например, скорости). С первого и второго выходов двухканального приемника 5 выделенные сигналы поступают соответственно на входы амплитудных селекторов 6, 7, которые ограничивают амплитуду сигналов по максимуму, подготавливая его для дальнейшей цифровой обработки.

С выходов амплитудных селекторов 6, 7 сигналы поступают в соответствующие преобразователи длительности сигналов в код 8 и 9, где преобразуются в коды, которые поступают в вычитатель 10, где вычитаются. Разность на выходе вычитателя может иметь положительное или отрицательное значение и его величина пропорциональна разностям ac - bd и EK - FL (см. фиг.2) и пропорциональна дальности до объекта. Разность кодов с выхода вычитателя 10, характеризующая дальность, поступает в постоянное запоминающее устройство 11. Количество разностей равно количеству адресов постоянного запоминающего устройства 11 и определяется заранее. Каждой разности соответствует определенная дальность, которая и считывается в индикатор 12.

Приведем пример конкретного исполнения.

Пусть антенны вращаются со скоростью 10 об/мин при ширине передающих и приемных лучей 2^o, и суммарной ширине приемных лучей по азимуту 2,5^o. Тогда для дальностей 200, 100 и 50 км разность длительностей сигналов, поступающая с амплитудных селекторов 6, 7 будет составлять соответственно -75, +75 и +150 мкс.

Предлагаемое устройство можно использовать в системах управления воздушным движением и предупреждения столкновений.

Устройство может быть размещено в малогабаритных и бортовых условиях. Протяженность объекта не влияет на точность измерения.

Описанный принцип можно использовать в непрерывных оптических локаторах.

Устройство определения дальности используется в радиолокационных системах поиска и слежения. Приемная антенна выполнена с первым лепестком, совмещенным по направлению с лепестком передающей антенны и вторым лепестком, повернутым по азимуту. Приемник выполнен двухканальным, соединенным через селекторы по амплитуде и преобразователи длительности сигнала в код с вычитателем, выход которого через постоянное запоминающее устройство соединен с индикатором. Одночастотный непрерывный немодулированный передатчик соединен со входом передающей антенны, жестко связанной с приводом и приемной антенной. С помощью предложенного устройства дальность определяется путем однократного облучения объекта, что уменьшает время определения дальности. 2 ил.

Устройство определения дальности, состоящее из непрерывного одночастного немодулированного передатчика, передающей антенны, приемной антенны, приемника, амплитудного селектора, преобразователя длительности сигнала в код, вычитателя, постоянного запоминающего устройства и индикатора, при этом выход одночастотного непрерывного передатчика соединен с входом передающей антенны, жестко связанной с приводом и с приемной антенной, выход которой соединен с первым входом приемника, выход которого через постоянное запоминающее устройство соединен с входом индикатора, передающая и приемная антенны установлены с возможностью кругового обзора, отличающееся тем, что содержит дополнительный селектор по амплитуде и дополнительный преобразователь длительности сигнала в код, при этом приемник выполнен двухканальным, второй вход приемника через дополнительный амплитудный селектор и дополнительный преобразователь длительности сигнала в код соединен с вторым входом вычитателя, приемная антенна выполнена с первым лепестком, совмещенным по направлению с лепестком передающей антенны, и вторым лепестком, повернутым по азимуту.