СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ Российский патент 2011 года по МПК G01S13/08 

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении различных радиолокационных систем, предназначенных для определения дальности до поверхности земли, использующих принцип отражения радиоволн (радиодальномеры или дальномеры).

Известен способ определения дальности D до поверхности земли [1], применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в измерении временной задержки t_ЗАД (временного интервала) от момента излучения зондирующего сигнала и до момента приема зондирующего сигнала, отраженного от поверхности земли (отраженный сигнал).

Способ [1] реализуется следующим образом.

Излучают зондирующий сигнал, длительностью t_ЗОНД, в направлении поверхности земли с периодом Т_С.

Дифференцируют фронт принятого отраженного сигнала так, что максимум продифференцированного сигнала находился на фронте отраженного сигнала.

Осуществляют обнаружение (поиск) по дальности сигнала, отраженного от поверхности земли, используя селектирующие импульсы, которые перемещают в диапазоне времен t_{ЗАД МАКС} задержек от минимума до максимума, что соответствует изменению дальности от минимума до максимума по расстоянию. При этом селектирующие импульсы имеют одинаковую длительность и амплитуду.

Процесс поиска (обнаружения) отраженного сигнала заканчивается, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией, находящейся на равном расстоянии от каждого селектирующего импульса.

Причем длительность каждого селектирующего импульса t_СИ устанавливают такой, чтобы она превышала длительность фронта t_{Ф ОТР} отраженного сигнала

Осуществляют слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем отслеживания его временного положения за счет поддержания постоянным состояния, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией соприкосновения селектирующих импульсов.

Измеряют временной интервал, равный временной задержке t_ЗАД между моментом излучения зондирующего сигнала (импульса) и до момента приема отраженного сигнала - фронта отраженного сигнала (максимум продифференцированного отраженного сигнала).

Вычисляют дальность D (расстояние) до поверхности земли по измеренному значению t_ЗАД по формуле

где с - скорость распространения сигнала.

Выдают измеренное значение дальности.

Недостатками способа [1] являются:

- недостаточная устойчивость способа (отсутствие обнаружения отраженного сигнала) при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала;

- недостаточная точность определения дальности D до поверхности земли, которая определяется длительностью селектирующего импульса t_СИ. Уменьшить значение t_СИ не удается в силу ограничения (1), в противном случае надежность обнаружения и слежения за отраженным сигналом снижаются и возможна потеря сигнала до измерения его параметров; различие в амплитудах и форме селектирующего импульса также снижает точность определения дальности;

- невозможность уверенного обнаружения отраженного сигнала при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице;

- недостаточная точность определения дальности при малых значениях отношения сигнал-шум, так как помехи увеличивают нестабильность фронтов селектирующих импульсов и снижают точность определения максимума продифференцированного отраженного сигнала;

- большое время обнаружения (поиска) сигнала, которое определяется временем перемещения селектирующих импульсов в диапазоне времен t_{ЗАД МАКС} от минимума до максимума;

- высокая вероятность ложной тревоги и низкая вероятность правильного обнаружения отраженного сигнала из-за отсутствия при определении дальности накопления сигналов при определении дальности до поверхности земли.

Известен способ определения дальности D до поверхности земли [2], выбранный за прототип, применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в проведении трехэтапных измерений - грубого измерения дальности на первом этапе, точного измерения дальности на втором этапе, подтверждения результатов точного измерения дальности результатами грубого измерения на третьем этапе.

Реализация способа [2] заключается в следующем. Способ реализуется в три этапа.

На первом этапе излучают зондирующий сигнал длительностью t_ЗОНД в направлении поверхности земли с периодом Т_С.

Измеряют временную задержку, определяющую грубое (предварительное) значение дальности D^ПРЕДВ по (2), путем поиска и обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале t_ЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения измеряемой дальности D_МИН до максимального значения измеряемой дальности D_МАКС, разбитым на N парциальных интервалов (N>>1) времени равной длительности Δt. Причем длительность парциального временного интервала Δt устанавливают такой, чтобы она превышала длительность фронта t_{Ф ОТР} отраженного сигнала и была согласована с длительностью сигнала, отраженного от поверхности земли

Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N парциальных интервалах времени равной длительности Δt, каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс. Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt_N∈NΔt происходит превышение порога накопления k (k>1).

Поиск отраженного сигнала производят одновременно по всем селектирующим импульсам, что сокращает время обнаружения (поиска) сигнала.

Временную задержку измеряют между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала U_ОТР. Значение определяет грубое (предварительное) значение дальности D^ПРЕДВ по (2). Точность измерения временной задержки определяется длительностью селектирующего импульса.

На втором этапе выставляют опорный сигнал U_ОПОРН с задержкой t_ОПОРН, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) измерению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам.

Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного U_ОТР сигнала и опорного U_ОПОРН сигнала для выработки сигнала Δt_р рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов t_ОТР и t_ОПОРН. Сигнал рассогласования воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами U_ОТР и U_ОПОРН так, чтобы она стремилась к нулю.

Измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала U_ОПОРН, осуществляют точное (окончательное) измерение дальности D^ОКОН до поверхности земли по измеренному значению (2).

На третьем этапе проводят циклическое обнаружение отраженного сигнала U_ОТР по всем селектирующим импульсам дальности Δt без изменения задержки опорного сигнала U_ОПОРН и сравнение с пороговым значением ΔD разности результатов измерений грубого (предварительного) и точного (окончательного) измерений дальности. Пороговое значение ΔD определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δt. В результате происходит подтверждение результатов точного измерения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала U_ОТР, обеспечивая при точном измерении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом измерении дальности.

При не превышении разности результатов порогового значения ΔD вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки и выдают результаты измерения - точную измеренную дальность D^ОКОН.

При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное измерение дальности, выставляют опорный сигнал U_ОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо измеренной дальности до земной поверхности t_ОПОРН, и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующих импульсов, в которых произошло обнаружение (положение селектирующих импульсов, в которых произошло обнаружение, в силу ряда причин могло измениться относительно их положения при измерении точной дальности на втором этапе), которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли по (2), проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности D^ОКОН.

При отсутствии подтверждения результатов точного измерения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное измерение дальности затруднено, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.

Недостатком способа [2] является недостаточная устойчивость (отсутствие обнаружения отраженного сигнала) при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала. Дело в том, что отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt_N∈NΔt происходит превышение порога накопления k. При высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала, когда земная поверхность имеет большие перепады высот рельефа, когда излучение зондирующего сигнала в вертикальной плоскости происходит знакопеременно с большой скоростью и прочее, количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах будет недостаточно для превышения порога накопления k и отраженный сигнал не будет обнаружен.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение устойчивости способа определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения сигнала за два подэтапа, при котором первоначально обнаружение производится в широкой зоне поиска, а затем - в сокращенной зоне поиска, с последующим слежением за обнаруженным сигналом и подтверждением результатов определения дальности до поверхности земли.

Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до поверхности земли, заключающемся в излучении зондирующего сигнала в направлении поверхности земли, поиске и обнаружении сигнала, отраженного от поверхности земли, и слежении за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов и воздействующего на опорный сигнал, изменяя его временное положение так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю, измерении временного интервала, равного временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычислении дальности до поверхности земли по измеренному значению временной задержки, причем определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа, на первом этапе проводят поиск и обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt, на которые разбивают интервал измеряемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k, причем k>1, выполняют грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному грубому (предварительному) значению временной задержки, на втором этапе выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) определению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам, осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования и уменьшения его длительности до нуля, измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, на третьем этапе проводят подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала по всем селектирующим импульсам без изменения задержки опорного сигнала и сравнения с пороговым значением разности результатов грубого (предварительного) и точного (окончательного) определений дальности, при не превышении разности результатов определения дальности порогового значения вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, выдают точную определенную дальность, при превышении разности результатов определения дальности порогового значения прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо определенной дальности, и проводят точное измерение временного интервала, которое используют для вычисления точного значения дальности, до поверхности земли, проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности, при отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала осуществляют в два подэтапа, на первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N₁ селектирующих импульсах, причем N₁<N, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₁, причем Δt₁>Δt, на которые разбивают интервал определяемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k₁, причем k₁≥k, выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки, на втором подэтапе проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N₂ селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₂, причем Δt₂=Δt₁/b, где b≥4, а длительность всех временных интервалов Δt₂ равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt₁, с центром временного интервала, соответствующим временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала, и превышения в одном из селектирующих импульсов Δt₂ порога накопления k₂, причем k₂<k₁, выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности.

Способ определения дальности до поверхности земли осуществляется следующим образом.

Определение дальности до поверхности земли проводят путем определения параметров отраженного сигнала, в ходе которых измеряют грубые и точные значения задержки отраженного сигнала.

Первый этап - поиск и обнаружение отраженного сигнала. Указанные операции могут проводиться при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала.

На первом этапе определяют грубое значение дальности. При этом измеряют временную задержку, которая определяет грубое значение дальности сигнала, отраженного от поверхности земли - дальность до поверхности земли согласно выражению (2). Первый этап проводят в два подэтапа для повышения устойчивости обнаружения отраженного сигнала.

Первый подэтап.

Проводят предварительное обнаружение отраженных сигналов и выполняют первое грубое определение дальности во всем диапазоне дальностей с низкой точностью определения дальности.

Излучают зондирующий сигнал длительностью t_ЗОНД в направлении поверхности земли с периодом Т_С.

Измеряют временную задержку, определяющую первое грубое значение дальности D^ГРУБ согласно (2), путем поиска и предварительного обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале t_ЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения определяемой дальности D_МИН до максимального значения определяемой дальности D_МАКС, разбитым на N₁ селектирующих импульсов, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₁ (каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс), на который разбивают интервал определяемой дальности ΔR, имеющей вид

Устанавливают длительность парциального временного интервала Δt₁ такой, чтобы при любой заданной высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала, когда земная поверхность имеет большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и прочее, количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах будет достаточно для превышения порога накопления и отраженный сигнал будет обнаружен.

При этом выполняются соотношения

Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N₁ селектирующих импульсах.

Для сохранения высокой вероятности правильного обнаружения отраженного сигнала и низкой вероятности ложной тревоги устанавливают порог накопления k₁, причем k₁≥k. Чем больше значение порога накопления k₁, тем выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала. Максимальное значение порога накопления k₁ ограничено временем, в течение которого сигнал, отраженный от поверхности земли, находится в пределах одного и того же селектирующего импульса.

Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения времени обнаружения (поиска) сигнала.

Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt_N1∈N₁Δt₁ происходит превышение порога накопления k₁.

Выполняют первое грубое определения дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала U_ОТР. Значение определяет первое грубое значение дальности D^ГРУБ1 по (2).

Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки .

Точность получения дальности D^ГРУБ1 определяется длительностью селектирующего импульса Δt₁. Длительность селектирующего импульса устанавливают Δt₁>Δt, что приводит к снижению точности измерения дальности.

Таким образом, производят устойчивое обнаружение отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала с низкой точностью определения дальности.

Второй подэтап.

Проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов и выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.

Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале Δt₂ соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли за счет уменьшения вероятности обнаружения ложного сигнала при уменьшении зоне поиска.

Длительность всех временных интервалов Δt₂ равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt₁ - соответствующих селектирующим импульсам N₁: селектирующему импульсу, в котором был обнаружен отраженный сигнал, и двум соседним (справа и слева от него), в которые может сместиться отраженный сигнал за время окончательного обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе. Центр временного интервала Δt₂ соответствует временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала U_ОТР.

Окончательное обнаружение отраженных сигналов проводят путем накопления отраженных сигналов в N₂ селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₂.

При этом выполняются соотношения

где b≥4,

Причем длительность парциального временного интервала Δt₂ устанавливают такой, чтобы она соответствовала длительности фронта t_{Ф ОТР} отраженного сигнала

Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt_N2∈N₂Δt₂ происходит превышение порога накопления k₂. Причем

Чем больше значение порога накопления k₂ выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала.

Устанавливают значение порога накопления k₂ таким, чтобы при любой заданной высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала (при земной поверхности, имеющей большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и т.д.) количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах Δt₂ было достаточным для превышения порога накопления в одном из них и обнаружения отраженного сигнала.

Выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала U_ОТР. Значение определяет второе грубое (предварительное) значение дальности D^ГРУБ2 по формуле (2).

Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения время обнаружения (поиска) сигнала.

Определяют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой , равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности.

Точность измерения временной задержки определяется длительностью селектирующего импульса Δt₂, величина которого определяется длительностью фронта t_{Ф ОТР} отраженного сигнала, причем Δt₂=Δt₁/b, согласно выражению (6), что повышает точность измерения дальности при окончательном обнаружении отраженных сигналов.

Второй этап.

Выставляют опорный сигнал U_ОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности.

Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.

Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного U_ОТР сигнала и опорного U_ОПОРН сигнала для выработки сигнала Δt_P, рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов t_ОТР и t_ОПОРН

Сигнал рассогласования Δt_P воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами U_ОТР и U_ОПОРН так, чтобы она стремилась к нулю

Измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала U_ОПОРН, осуществляют точное (окончательное) определение дальности D^ТОЧН до поверхности земли по измеренному значению согласно выражению (2). Точность измерения временной задержки определяется эквивалентной полосой, при которой происходит процесс дискриминации.

Вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки .

Третий этап - подтверждение результатов точного определения дальности.

Проводят циклическое двухподэтапное обнаружение отраженного сигнала U_ОТР, выполняя на первом подэтапе предварительное обнаружение отраженных сигналов и первое грубое определение дальности во всем диапазоне определяемых дальностей с низкой точностью определения дальности и проводя на втором подэтапе окончательное обнаружение отраженных сигналов и второе грубое (предварительное) определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.

Циклическое двухподэтапное обнаружение проводят без изменения задержки опорного сигнала U_ОПОРН.

Сравнивают с пороговым значением ΔD₂ разности результатов второго грубого (предварительного) и точного (окончательного) определения дальности. Пороговое значение ΔD₂ определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δt₂. В результате происходит подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала U_ОТР, обеспечивая при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.

Использование порога ΔD₂ повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли при точном определении дальности за счет уменьшения вероятности слежения за ложным сигналом при уменьшении порогового значения ΔD₂ по сравнению с ΔD (определяются длительностью двух селектирующих импульсов Δt₂ и Δt₁ соответственно).

Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале Δt₂, соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает устойчивость способа определения дальности до поверхности земли.

При не превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD вычисляют точное (окончательное) значение дальности D^ТОЧН до поверхности земли.

Выдают точную определенную дальность D^ТОЧН по определенному точному (окончательному) значению временной задержки.

При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал U_ОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последнему второму грубому определению дальности до земной поверхности t_ОПОРН, и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующих импульсов Δt₂, в которых произошло обнаружение, и которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли.

Проводят подтверждение результатов точного определения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности.

При отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное определение дальности затруднено, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.

Таким образом, способ определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения отраженного сигнала за два подэтапа обеспечивает устойчивость обнаружения отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала от земной поверхности, имеющей большие перепады высот рельефа, при знакопеременном излучении зондирующего сигнала в вертикальной плоскости с большой вертикальной скоростью и т.д. в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.

При этом устойчивое обнаружение отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала происходит с высокой точностью определения дальности.

Обнаружение отраженного сигнала происходит в ограниченном диапазоне определяемых дальностей, что повышает помехоустойчивость обнаружения.

Характерно, что за счет операции накопления обнаружение отраженных сигналов при определении дальности может происходить при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице.

Подтверждение результатов точного определения дальности происходит путем циклического обнаружения отраженного сигнала, обеспечивающего при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.

Подтверждение результатов точного определения дальности происходит в уменьшенном диапазоне определяемых дальностей, что повышает устойчивость рассмотренного способа.

Таким образом, рассмотренный способ определения дальности до поверхности земли обладает рядом существенных преимуществ перед прототипом и аналогом.

ЛИТЕРАТУРА

1. Справочник по радиолокации / Под ред. М.Сколника. - М.: Сов. радио, 1976. - T.1 - 456 С. (С.176-197, 309-310).

2. Патент №2372626 РФ, МПК G01S 13/08 (2006.01). Способ определения дальности до поверхности земли / Хрусталев А.А., Кольцов Ю.В., Тюрин В.В. // Опубл. 10.11.2009. - Бюл. №31 (прототип).

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении различных радиолокационных систем, предназначенных для определения дальности до поверхности земли, использующих принцип отражения радиоволн (радиодальномеры или дальномеры). Достигаемый технический результат изобретения - повышение устойчивости способа определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения отраженного сигнала за два этапа, при котором первоначально обнаружение производится в широкой зоне поиска, а затем - в сокращенной зоне поиска, с последующим слежением за обнаруженным сигналом и подтверждением результатов определения дальности до поверхности земли.

Способ определения дальности до поверхности земли, заключающийся в излучении зондирующего сигнала в направлении поверхности земли, поиске и обнаружении сигнала, отраженного от поверхности земли, и слежении за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов и воздействующего на опорный сигнал, изменяя его временное положение так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю, измерении временного интервала, равного временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычислении дальности до поверхности земли по измеренному значению временной задержки, причем определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа, на первом этапе проводят поиск и обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt, на которые разбивают интервал измеряемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k, причем k>1, выполняют грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному грубому (предварительному) значению временной задержки, на втором этапе выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего грубому (предварительному) определению дальности, обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам, осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования и уменьшения его длительности до нуля, измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, на третьем этапе проводят подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала по всем селектирующим импульсам без изменения задержки опорного сигнала и сравнения с пороговым значением разности результатов грубого (предварительного) и точного (окончательного) определений дальности, при не превышении разности результатов определения дальности порогового значения вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки, выдают точную определенную дальность, при превышении разности результатов определения дальности порогового значения прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо определенной дальности, и проводят точное измерение временного интервала, которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли, проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное (окончательное) значение дальности, при отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли, отличающийся тем, что поиск и обнаружение отраженного сигнала осуществляют в два подэтапа, на первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N₁ селектирующих импульсах, причем N₁<N, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₁, причем Δt₁>Δt, на которые разбивают интервал определяемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k₁, причем k₁≥k, выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки, на втором подэтапе проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N₂ селектирующих импульсах, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt₂, причем Δt₂=Δt₁/b, где b≥4, а длительность всех временных интервалов Δt₂ равна длительности трех парциальных интервалов времени Δt₁, с центром временного интервала, соответствующим временному положению центра селектирующего импульса, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала, и превышения в одном из селектирующих импульсов Δt₂ порога накопления k₂, причем k₂<k₁, выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, причем поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам, вычисляют второе грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки, по которому на втором этапе выставляют опорный сигнал, с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности, и который на третьем этапе используют в качестве грубого (предварительного) определения дальности.