СПОСОБ ФИКСАЦИИ МОМЕНТА ОТДЕЛЕНИЯ ОТЦЕПА ОТ СОСТАВА И РАДИОЛОКАЦИОННЫЙ ДАТЧИК ЕГО РЕАЛИЗУЮЩИЙ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2024 года по МПК B61L1/08 B61L17/00 

Изобретение относится к автоматике и телемеханике сортировочных горок железнодорожного (ЖД) транспорта и может быть использовано в системах автоматического регулирования скорости роспуска составов для определения момента отделения отцепов от надвигаемого состава, и основано на использовании радиолокационных датчиков (РЛД).

Система автоматического задания скорости роспуска составов (АЗСР) обеспечивает роспуск составов с переменной скоростью в зависимости от длины отцепов и места разделения маршрутов их следования. Процесс расцепки, который пока не механизирован, ограничивает скорость роспуска и не всегда протекает успешно. Момент отрыва отцепов от надвигаемого состава в системе АЗСР определяется при помощи радиолокационных скоростемеров, которые фиксируют разность скоростей надвигаемой группы вагонов состава и начавшегося свободно скатываться отцепа после его отделения [1, 2].

В качестве средств, контролирующих скорость движения состава и отцепов, служат радиолокационные скоростемеры, принцип действия которых основан на использовании эффекта Доплера (см. стр. 33-40, [3]). Частота доплеровского сигнала прямо пропорциональна скорости объекта контроля:

(1)

где

- скорость движения состава или отцепа;

- текущий угол между вектором скорости состава или отцепа и направлением его облучения;

и - длина волны и частота излучения РЛД соответственно;

- скорость распространения радиоволн.

Достоинствами радиолокационных скоростемеров являются их малая инерционность, бесконтактность и непрерывность процесса измерения в зоне контроля.

Известно устройство для определения момента отделения отцепа от состава на сортировочной горке [4]. Устройство содержит первый и второй радиолокационные скоростемеры, выходы которых подключены к блоку сравнения. Первый скоростемер установлен на спускной части горки и предназначен для измерения скорости свободного скатывания отцепа. Второй скоростемер расположен на надвижной части горки и служит для измерения скорости надвига состава. В зоне отрыва отцепа от состава размещен акустический датчик расцепления вагонов, подключенный через линию временной задержки к первому входу логического элемента, второй вход которого связан с блоком сравнения. Выход логического элемента соединен с блоком регистрации, связанным с системой АЗСР для управления процессом роспуска составов.

Датчик расцепления вагонов содержит направленный акустический измеритель-преобразователь, диаграмма направленности которого согласована с зоной отрыва отцепов от состава. Этот датчик через полосовой усилитель подключен к компаратору, полосовой усилитель, содержащий соединенные последовательно фильтры верхних и нижних частот, имеет узкую полосу пропускания, согласованную с частотной полосой сигнала, возникающего в момент расцепления автосцепки.

Из описания работы устройства следует, что принцип его действия основан не только на сравнении выходных напряжений скоростемеров, но и на использовании выходного сигнала акустического датчика, который воспринимает характерный звук, возникающий в автосцепке при разъединении вагонов, когда замкодержатель падает из верхнего положения в нижнее и, ударяясь о головку автосцепки, издает характерный звук.

Данные о скорости отцепа, измеренные первым скоростемером, и о скорости надвига состава, регистрируемые вторым скоростемером, поступают на блок сравнения. Если скорость начинающего свободно скатываться отцепа превышает скорость надвига состава, то блок сравнения выдает сигнал, который поступает на второй вход логического элемента. Таким образом, в момент отцепа от состава на все два входа логического элемента поданы сигналы и, следовательно, с его выхода поступает сигнал на блок регистрации, который фиксирует момент отрыва отцепа от состава на горке.

Недостатком известного устройства является его низкая функциональная надежность, связанная с наличием акустического канала. Этот канал вызывает ложные срабатывания на акустические помехи, которые создает большое число источников на сортировочной горке. Например, колесные пары на участках путей с поворотом издают звук в широком диапазоне частот.

Известно также устройство для фиксации момента отрыва отцепа от состава [5], принятое в качестве прототипа. Устройство содержит первый и второй радиолокационные скоростемеры, у которых выходы подключены соответственно через первый и второй аналого-цифровые преобразователи к блоку сравнения. Первый скоростемер установлен на спускной части горки и предназначен для измерения скорости свободного скатывания отцепа. Второй скоростемер расположен на надвижной части горки и служит для измерения скорости надвига состава. Блок сравнения, выполненный на элементной базе «жесткой» логики, пошагово вычисляет разность скоростей на очередном и предыдущем шаге измерения, и при превышении ею значения «уставки» фиксирует момент отделения отцепа от состава.

Входящие в состав устройства [5] первый и второй радиолокационные скоростемеры, в свою очередь, содержат (см. стр. 108-116, рис. 3.26, [6]) СВЧ приемопередающий блок, усилитель-фильтр и блок обработки сигналов, причем СВЧ приемопередающий блок состоит из антенны, СВЧ-генератора, циркулятора и смесителя, при этом выход СВЧ-генератора подключен к первому порту циркулятора, ко второму порту которого подключена антенна, к третьему порту циркулятора присоединен вход смесителя, а к выходу последнего через последовательное соединение усилителя-фильтра и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) подключен блок обработки сигналов (БОС). БОС содержит кодек, преобразующий частоту доплеровского сигнала в напряжение, который выполнен из последовательного соединения аналого-цифрового (АЦП) и цифро-аналогового преобразователей (ЦАП). БОС содержит также процессор, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором прошита программа работы процессора, приемопередатчик интерфейса в стандарте протокола RS-485 для связи по двухпроводной линии с компьютером системы АЗСР, преобразователь напряжение-частота сигнала импульсной последовательности типа меандр, частота которого соответствует частоте принятого доплеровского сигнала.

Приемопередатчики скоростемеров работают при непрерывном излучении радиоволн, выполнены по гомодинной схеме с прямым преобразованием доплеровского сигнала (см. стр. 108-116, рис. 3.26, [6]). В результате обработки доплеровских сигналов на выходе скоростемеров формируется выходное напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте (скорости объекта). Выражения для этих напряжений с учетом (1) имеют вид:

(2)

где

- выходные напряжения первого и второго скоростемеров;

- коэффициенты преобразования частоты Доплера в напряжение первого и второго скоростемеров;

- скорость движения отцепа (индекс «1») или состава (индекс «2»);

-частоты излучения первого и второго скоростемеров;

- углы между векторами скорости состава или отцепа и направлением их облучения первого и второго скоростемеров соответственно;

- скорость распространения радиоволн.

В блоке сравнения устройства для фиксации момента отрыва отцепа от состава [5] выходные напряжения скоростемеров вычитаются. Выражение для напряжения на выходе блока сравнения с учетом (2) имеет вид:

(3)

где

- выходное напряжение блока сравнения;

- выходные напряжения первого и второго скоростемеров;

- скорость распространения радиоволн;

- скорости движения отцепа (индекс «1») или состава (индекс «2»);

- коэффициенты преобразования частоты в напряжение первого и второго скоростемеров;

-частоты излучения первого и второго скоростемеров;

- углы между векторами скорости состава или отцепа и направлением их облучения первого и второго скоростемеров соответственно.

Для нормальной работы устройства [5] при его изготовлении и в ходе эксплуатации стараются обеспечить минимальное отличие частот излучения. При установке устройства на вершине горки стремятся выдержать одинаковые углы облучения поверхностей отцепа и состава. Затем в процессе выполнения наладочных работ путем регулировки коэффициентов и при прохождении в поле излучения скоростемеров цельного состава (без отрыва отцепа) на выходе блока сравнения обеспечивают напряжение, равное нулю: . После выполнения указанных условий устройство [4] реагирует на разность скоростей отцепа и состава. Выражение для выходного напряжения блока сравнения имеет вид:

(3)

где

- выходное напряжение блока сравнения;

- коэффициент преобразования частоты Доплера в напряжение;

- частота излучения скоростемеров;

- скорость распространения радиоволн;

- угол между вектором скорости состава или отцепа и направлением их облучения;

- разность скоростей движения отцепа и состава.

Если выходное напряжение блока сравнения превышает заданное значение «уставки», что указывает на превышение скорости отцепа над скоростью надвигаемого состава, то пороговое устройство фиксирует момент отделения отцепа от состава.

Согласно описанию и сделанному выше анализу работы устройства [5], в основе принципа действия прототипа лежит способ фиксации момента отделения отцепа от состава на сортировочной горке, заключающийся в следующем.

Посредством антенн первого и второго скоростемеров, излучают на высоте вагонной автосцепки параллельно ЖД полотну зондирующие СВЧ-излучения, сформированные в виде карандашных диаграмм направленности, направленных под одинаковыми острыми углами к оси ЖД полотна в сторону спускной и надвижной частей вершины горки соответственно, принимают отраженные СВЧ-излучения от находящихся в пределах диаграмм направленности антенн поверхностей движущихся отцепа и состава соответственно, смешивают по отдельности отраженные излучения с частью зондирующих излучений, преобразуя образовавшиеся смеси отраженных и зондирующих излучений в сигналы доплеровской частоты, затем частоты этих сигналов по отдельности преобразуют в напряжения постоянного тока, пропорциональные скорости скатывающегося отцепа и надвигаемого состава соответственно, после этого из напряжения для скатывающегося отцепа вычитают напряжение для надвигаемого состава, полученную разность сравнивают с величиной напряжения «уставки» , при этом, если напряжение разности меньше, чем величина напряжения «уставки» , то принимают решение об отсутствии факта отделения отцепа от состава, если же выполняется неравенство , то принимают решение о фиксации момента отделения отцепа от состава.

Однако у прототипа и известных аналогов имеются общие существенные недостатки, которые состоят в следующем.

В процессе эксплуатации устройства-прототипа частоты и излучения скоростемеров и значения коэффициентов и преобразования частота-напряжение вследствие, например, изменений температуры среды и старения могут отличаться от номинальных значений. Кроме того из-за вибраций от проходящих составов углы и облучения могут также непредсказуемо измениться. Сравнение напряжения разности с величиной напряжения «уставки» также является неоптимальным решением, поскольку указанная разность зависит от абсолютных значений скоростей отцепа и надвига состава.

Эти факторы являются причиной систематической погрешности прототипа в фиксации момента отрыва отцепа от состава. Выражение для определения относительной погрешности устройства-прототипа имеет вид:

(4)

где

и - относительная и абсолютная погрешности выходного напряжения скоростемера;

, , и - относительные и абсолютные отклонения коэффициента преобразования от номинального значения;

, , - относительные и абсолютные отклонения частоты излучения скоростемеров от ее номинального значения ;

- номинальное значение угла облучения отцепа или состава;

- абсолютные отклонения угла облучения отцепа или состава.

Два первых члена правой части (4) определяют «аппаратную» погрешность устройства, а третий - его «внешнюю», обусловленную неточностью установки и нестабильностью поддержания углов облучения. В зависимости от величины и знака отклонений «нуль» на выходе блока сравнения устройства может сместиться в ту или иную сторону настолько, что нарушится его нормальная работа. Могут наблюдаться ложные срабатывания, когда «нуль» приближается к величине «уставки», или пропуски факта отрыва отцепа от состава, когда «нуль» смещается в отрицательную область значений выходного напряжения блока сравнения или значения скоростей отцепа и состава малы.

Таким образом, техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, состоит в необходимости исключения или значительного уменьшения влияния аппаратных нестабильностей и ошибок в ориентации диаграмм направленности антенн устройства на его пороговые характеристики, что необходимо для повышения надежности и точности определения момента отделения отцепа от надвигаемого состава. Кроме того, востребованной является функциональная возможность упрощения устройства, поскольку наличие двух скоростемеров и отдельного блока сравнения усложняет задачу размещения устройства на вершине горки из-за стесненности.

Для решения указанной проблемы предложен способ радиолокационной фиксации момента отделения отцепа от состава, заключающийся в том, что посредством антенной системы, выполненной на основе сферической линзы Люнеберга, излучают на высоте вагонной автосцепки параллельно полотну железной дороги (ЖД) зондирующие СВЧ-излучения, сформированные линзой Люнеберга в виде первой и второй карандашных диаграмм направленности, направленных под одинаковыми острыми углами к поверхности отцепа и состава в сторону спускной и надвижной частей вершины горки соответственно, принимают отраженные СВЧ-излучения от находящихся в пределах диаграмм направленности поверхностей движущихся отцепа и состава соответственно, смешивают по отдельности отраженные излучения с частью зондирующих излучений, преобразуя образовавшиеся смеси отраженных и зондирующих излучений в сигналы доплеровской частоты от отцепа и состава , затем эти сигналы по отдельности, дискретизируют по времени и запоминают во множестве моментов времени отсчеты мгновенных значений этих сигналов , где - порядковый номер отсчета, затем, используя множество отсчетов по , получают для каждого доплеровского сигнала спектры, например, выполнением операции быстрого преобразования Фурье (БПФ) по алгоритму «Radix2» с применением оконной функции Хеннинга, для которых вычисляют текущие значения амплитуд , и частот , первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно, далее для полученных отсчетов амплитуд , вычисляют текущие значения отношений сигнал-шум , где - среднеквадратические значения уровней собственных шумов на линейных выходах приемников, далее значения отношений сигнал-шум и сравнивают с пороговым значением отношения сигнал-шум , и в случае его превышения , , вычисляют коэффициент отношения текущих значений частот , первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно по формуле:

,

затем текущие значения коэффициента сравнивают с заданным значением коэффициента «уставки», в случае выполнения неравенства принимают решение об отсутствии отделения отцепа от состава, а при выполнении неравенства - фиксируют отделение отцепа от состава. Кроме того, по величине текущего значения коэффициента судят о динамических качествах отцепа, сортируя их на «плохой», «нормальный» и «хороший бегун».

Для реализации указанного способа предложены варианты радиолокационного датчика для фиксации момента отделения отцепа от состава.

По первому варианту радиолокационный датчик содержит сферическую линзу Люнеберга с экваториально расположенными на ее поверхности первым и вторым излучателями, двухканальный приемопередатчик, выполненный по гомодинной схеме, и содержащий первый и второй циркуляторы, СВЧ-генератор, первый и второй смесители, а также первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и блок обработки сигналов (БОС), причем СВЧ-генератор двухканального приемопередатчика подключен к первым портам первого и второго циркуляторов, вторые порты циркуляторов подключены к первому и второму излучателям соответственно, третьи порты первого и второго циркуляторов подключены через одноименные последовательно соединенные смесители и АЦП к первому и второму входам БОС соответственно.

По второму варианту радиолокационный датчик содержит сферическую линзу Люнеберга с экваториально расположенными на ее поверхности первым и вторым излучателями, двухканальный приемопередатчик, выполненный по автодинной схеме, и содержащий СВЧ-генератор, первый и второй автодины, а также первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и блок обработки сигналов (БОС), причем СВЧ-генератор двухканального приемопередатчика связан с первым и вторым автодинами, которые высокочастотными портами подключены к первому и второму излучателям соответственно, а низкочастотные выходы автодинов через первый и второй АЦП подключены к одноименным входам БОС соответственно.

Как следует из сравнения известных и предлагаемых способов и устройств, технический результат решения указанной проблемы достигается за счет применения нового способа формирования зондирующего излучения и обработки отраженного радиосигнала, введения дополнительных блоков и узлов, а также новых связей между ними. Предложенные технические решения, как показано ниже, позволили полностью исключить «аппаратную» погрешность устройства и значительно уменьшить влияние изменений ориентации диаграмм направленности на его пороговые характеристики. Соответственно, этим достигается исключение основного недостатка прототипа и известных аналогов - низкая надежность работы при изменениях условий эксплуатации. Кроме того, для предлагаемого устройства на вершине горки нужна меньшая площадь монтажа, чем для прототипа.

В результате поиска альтернативных решений в области применения РЛД на ЖД транспорте среди различных источников информации факта использования указанных технических решений не обнаружено (см., например, литературу: [3-8]). В литературе по радиолокации также не найдены источники информации, раскрывающие сущность предлагаемого изобретения (см., например, литературу: [9-11]). На основании изложенного можно утверждать, что предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями от прототипа и соответствует критерию «Новизна».

Данное решение связано с получением новых свойств устройства, которые явным образом не следуют из уровня техники, соответствует критерию «Изобретательский уровень».

Изобретение направлено на улучшение параметров и характеристик радиолокационного датчика для фиксации момента отделения отцепа от состава для систем управления роспуском составов на сортировочной горке, что необходимо для повышения ее перерабатывающей способности и уменьшения потенциальных убытков от схода вагонов при отказе напольного оборудования. Поэтому такой датчик востребован на сети ЖД и может выпускаться промышленностью, поскольку для его изготовления требуются обычные радиоэлектронные компоненты. Таким образом, заявляемое изобретение соответствует критерию «Промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлены структурные схемы РЛД по первому (а) и второму (б) вариантам: ЛЛ - линза Люнеберга; И-1 и И-2 первый и второй излучатели; ДН-1 и ДН-2 - первая и вторая диаграммы направленности излучения; Ц1 и Ц2 - первый и второй циркуляторы; СВЧ-Г - СВЧ-генератор; СМ-1 и СМ-2 - первый и второй смесители; АД-1 и АД-2 - первый и второй автодины; АЦП-1 и АЦП-2 - первый и второй аналого-цифровые преобразователи (АЦП); БОС - блок обработки сигналов; ЦСП - цифровой сигнальный процессор; ПЗУ и ОЗУ - постоянное и оперативное запоминающие устройства; ПП-1 и ПП-2 - первый и второй приемопередатчики шин последовательного порта; ШВД - шина выходных данных; АЗСР - система автоматического задания скорости роспуска составов.

На фиг. 2 приведены варианты выполнения автодина: с выделением сигнала в цепи питания автогенератора (а) и по изменению амплитуды колебаний (б), где АД - автодин; АГ - автогенератор; И - излучатель; ДТ - датчик тока; Д1 - генераторный диод, например, диод Ганна; Д2 - детекторный диод; ОС - отверстие связи.

На фиг. 3 представлена схема расположения РЛД на вершине горки с пояснениями.

По первому варианту (см. фиг. 1а) радиолокационный датчик фиксации момента отделения отцепа от состава содержит сферическую линзу Люнеберга ЛЛ с экваториально расположенными на ее поверхности первым И-1 и вторым И-2 излучателями, двухканальный приемопередатчик, выполненный по гомодинной схеме, содержащий первый Ц-1 и второй Ц-2 циркуляторы, СВЧ-генератор СВЧ-Г, первый СМ-1 и второй СМ-2 смесители, первый АЦП-1 и второй АЦП-2 аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и блок обработки сигналов БОС, причем СВЧ-генератор СВЧ-Г подключен к первым портам первого Ц-1 и второго Ц-2 циркуляторов, вторые порты циркуляторов Ц-1 и Ц-2 подключены к первому И-1 и второму И-2 излучателям соответственно, третий порт первого Ц-1 циркулятора связан через последовательно соединенные первые смеситель СМ-1 и АЦП-1 с первым портом блока обработки сигналов БОС, а третий порт второго Ц-2 циркулятора связан через последовательно соединенные вторые смеситель СМ-2 и АЦП-2 со вторым портом блока обработки сигналов БОС.

По второму варианту (см. фиг. 1б) радиолокационный датчик содержит сферическую линзу Люнеберга с экваториально расположенными на ее поверхности первым И-1 и вторым И-2 излучателями, двухканальный приемопередатчик, выполненный по автодинной схеме, содержащий СВЧ-генератор СВЧ-Г, первый АД-1 и второй АД-2 автодины, первый АЦП-1 и второй АЦП-2 аналого-цифровые преобразователи (АЦП) и блок обработки сигналов БОС, причем СВЧ-генератор СВЧ-Г связан с первым АД-1 и вторым АД-2 автодинами, которые высокочастотными портами подключены к первому И-1 и второму И-2 излучателям соответственно, а низкочастотные выходы автодинов через первый АЦП-1 и второй АЦП-2 подключены к первому и второму портам блока обработки сигналов БОС соответственно.

БОС содержит средства для цифровой обработки сигналов: ПЗУ, ОЗУ и вычислительное ядро в составе цифрового сигнального процессора ЦСП, а также первый ПП-1 и второй ПП-2 шинные приемопередатчики в составе ЦСП, которые посредством шины команд программирования обеспечивают связь с персональным компьютером при автономной работе и наладке устройства (на фиг. 1 не показаны), а также шину выходных данных ШВД, обеспечивающую через третий порт ЦСП связь с компьютером АЗСР (см. фиг. 1). Связи внутри БОС показаны условно, поскольку они являются виртуальными.

Суть предложенного способа будет рассмотрена ниже при описании работы устройства.

Сферическая линза Люнеберга ЛЛ в совокупности с первым И-1 и вторым И-2 излучателями образуют антенную систему радиолокационного датчика РЛД, формирующую первую ДН-1 и вторую ДН-2 «карандашные» диаграммы направленности в экваториальной плоскости линзы. Первая ДН-1 и вторая ДН-2 диаграммы направленности разнесены между собой на угол в пределах . При этом первая ДН-1 предназначена для облучения под острым углом поверхности свободно скатывающегося отцепа, а вторая ДН-2 - для облучения под таким же углом поверхности надвигаемого состава (см. фиг. 3).

Линза Люнеберга ЛЛ представляет собой сферу из диэлектрического материала с переменным коэффициентом преломления. Она обеспечивает преобразование сферической электромагнитной волны излучателей И-1 и И-2, расположенных на ее экваториальной поверхности, в электромагнитные волны с плоским фронтом, распространяющимся вдоль диаметра, проходящего через соответствующие излучатели (см., например, стр. 336, 337, [12]). Показатель преломления линзы должен соответствовать следующей зависимости:

где

- показатель преломления на поверхности линзы, т.е. при ;

- расстояние между центром и текущим слоем линзы;

- радиус линзы.

Показатель преломления обычно выбирается близким единице, что позволяет снизить отражения от поверхности линзы. Каждый из излучателей И-1 и И-2, размещенных на поверхности сферы линзы Люнеберга ЛЛ, создает свою диаграмму направленности ДН-1 и ДН-2, луч которой обеспечивает независимую работу своего радиолокационного канала.

Для оценки диаграммы направленности сферической линзы Люнеберга ЛЛ ее можно заменить плоской круглой апертурой радиуса, равного радиусу линзы, а распределение поля по апертуре принять близким к равномерному. Тогда ширину диаграммы направленности луча θ, создаваемого точечным излучателем, и коэффициент усиления антенны можно рассчитать по следующим формулам (см. стр. 348, [13]):

где

- ширина диаграммы направленности луча линзы Люнеберга;

- длина волны излучения;

- диаметр линзы Люнеберга.

Например, при диаметре мм, длине волны излучения мм (24 ГГц) будем иметь диаграмму направленности шириной (0,12 радиан), а коэффициент усиления дБ.

Излучатели И-1 и И-2 могут иметь различные варианты исполнения, например, в виде полоскового [14] излучателя, излучателя Вивальди [15], открытого конца волновода, щелевого, рупорного, или диэлектрического излучателя [16], которые обычно применяются в фазированных антенных решетках [17].

Устройство и принцип действия первого Ц-1 и второго Ц-2 циркуляторов широко известны и описаны на стр. 279-282 книги: Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ / Под ред. Д.М. Сазонова. - М.: Высшая школа, 1981, 295 с. [18].

СВЧ-генератор СВЧ-Г, может быть выполнен, например, в виде СВЧ генераторного модуля в объемном или полосковом исполнении на основе транзистора (см. стр. 88, рис. 3.7 книги [19]), на диоде Ганна или лавинно-пролётном диоде в волноводном или полосковом исполнении (см. стр. 194, 195, рис. 4.24 и 4.25, [20]). Частота колебаний СВЧ-генератора СВЧ-Г может быть стабилизирована синтезатором частоты или при помощи дополнительного высокодобротного резонатора, что не меняет сути предлагаемого изобретения.

Первый СМ-1 и второй СМ-2 смесители идентичны и могут быть выполнены на полупроводниковых диодах по известной схеме балансного преобразователя частоты (см. стр. 102, рис. 5.26, [21]).

Первый АД-1 и второй АД-2 автодины могут быть выполнены, например, на основе автогенераторных АГ модулей на диодах Ганна [22], или генераторов, выполненных также на диодах Ганна или лавинно-пролетных диодах ЛПД, но со стабилизацией частоты, например, внешним высокодобротным резонатором (см. описание в статье [23]). Стабилизация частоты обеспечивает долговременную стабильность работы устройства и дополнительное повышение точности измерений.

Пример выполнения автодина АД с выделением автодинного сигнала в цепи питания активного элемента (диода Ганна) приведен на фиг. 2а. Элементом, выделяющим сигнал в цепи питания, является датчик тока ДТ. Этот датчик может быть выполнен в виде резистора в цепи питания диода Д1 Ганна [24] или в соответствии с одной из схем, представленных в статье [25]. Регистрация автодинного сигнала по изменению амплитуды колебаний (см. фиг. 2б) обычно выполняется посредством детекторного диода Д2, помещённого в резонатор автогенератора АГ (см., например, фиг. 2 патента [26]) или в передающую линию, связанную с этим резонатором (см., например, фиг. 1 статьи [27].

Для связи СВЧ-генератора СВЧ-Г с автодинами АД-1 и АД-2 в их конструкции должен быть предусмотрен элемент ввода мощности от СВЧ-генератора СВЧ-Г в резонансные системы автодинов. На фиг. 2 приведен вариант ввода мощности через отверстие связи ОС в стенке, расположенной между генераторной камерой АГ и дополнительным отрезком волновода, который имеет связь с СВЧ-генератором посредством коаксиальной или волноводной линии передачи. Другие варианты связи могут быть выполнены посредством известных элементов волноводной техники сложения и разделения сигналов [28].

В качестве аналого-цифровых преобразователей АЦП-1 и АЦП-2 могут использоваться обычные микросхемы АЦП [29; 30], например, микросхемы AD9689 фирмы «Analog Devices» (см. сайт: https://www.analog.com/ru/products/ ad9689.html#product-overview). Аналогичные АЦП типа DAC38RF82 и DAC38RF89 выпускаются фирмой Texas Instruments (см. сайт https://www.ti.com/).

БОС (см. фиг. 1) выполняет одновременно функции обработки сигналов и обмена цифровыми данными с АЗСР. Он может быть реализован на основе микросхемы цифрового сигнального процессора ЦСП, например, типа TMS320F2808 фирмы Texas Instrument [31]. В состав ЦСП входят блоки, выполняющие следующие функции: универсальный асинхронный приемопередатчик шины первого порта ПП-1, который осуществляет обмен информацией с компьютером системы АЗСР посредством интерфейса RS-485; приемопередатчик шины второго последовательного порта ПП-2; постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), хранящее программу обработки сигналов, управления и константы, необходимые для обработки сигналов; высокоскоростное вычислительное ядро, выполняющее все функции цифровой обработки сигнала (спектральный анализ, цифровую фильтрацию сигнала и формирование данных для отправки в АЗСР и отображения информации); оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), выполняющее функции запоминания текущих значений и результатов отработки сигналов.

В состав устройства могут входить дополнительные элементы, не изменяющие суть изобретения. Например, после первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителями, а также после первого АД-1 и второго АД-2 автодинами могут быть установлены малошумящие усилители и фильтры сигналов доплеровской частоты. Между СВЧ-генератором СВЧ-Г и первыми портами циркуляторов Ц-1 и Ц-2 могут быть добавлены усилители мощности. Автодины АД-1, АД-2 и смесители СМ-1, СМ-2 могут быть выполнены в полосковом исполнении на полевых или биполярных транзисторах.

РЛД для фиксации момента отделения отцепа от надвигаемого состава на сортировочной горке работает следующим образом.

После подачи на РЛД напряжения от источника питания (на фиг. 1 не показан) в блоках и узлах РЛД устанавливается номинальный режим работы. При этом в ЦСП БОС вычислительным ядром в соответствие с подпрограммой «Установка» [31] производится сначала настройка периферийных устройств, распределение внутренней памяти, установка значений внутренних переменных, копирование исполняемого кода команд из ПЗУ с низкой производительностью в высокопроизводительное ОЗУ и подача команды «Выборка из АЦП и сохранение результатов в памяти», по которой ЦСП переходит в режим готовности приема оцифрованных сигналов от АЦП-1 и АЦП-2 с последующим формированием массива данных в памяти ОЗУ. После ее завершения через третий порт ЦСП БОС по шине выходных данных ШВД производится выдача на АЗСР команды готовности.

По первому варианту (см. фиг. 1а) выполнения РЛД при подаче напряжения от источника питания в СВЧ-генераторе СВЧ-Г возникают СВЧ колебания частотой . Электромагнитное СВЧ-излучение этого генератора, следуя передающими (например, волноводными) трактами по пути: первый порт - второй порт циркуляторов Ц-1 и Ц-2, поступает на первый и на второй излучатели И-1 и И-2 соответственно. Эти излучатели, установленные экваториально под углом на поверхности линзы Люнеберга ЛЛ в пределах , обеспечивают формирование первой ДН-1 и второй ДН-2 диаграмм направленности «карандашного» типа, которые облучают поверхности отцепа и состава под одинаковыми острыми углами (см. фиг. 3).

Частично отраженные от движущихся поверхностей отцепа и состава излучения возвращаются назад в первый И-1 и второй И-2 излучатели, проходят по пути: вторые - третьи порты первого Ц-1 и второго Ц-2 циркуляторов и поступают на входы первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно. Сюда же поступает часть мощности СВЧ-генератора СВЧ-Г, просачивающаяся между первыми и третьими портами первого Ц-1 и второго Ц-2 циркуляторов. В результате взаимодействия на нелинейности первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей колебаний, полученных от отраженных и просачивающихся излучений, на выходах первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей формируются низкочастотные сигналы доплеровской частоты:

(7)

(8)

где

- мгновенные значения напряжения сигналов на выходе первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно;

- амплитуды сигналов на выходе первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно;

- безразмерные коэффициенты ослабления амплитуды излучаемых сигналов на пути распространения до участков отражения на поверхностях отцепа и надвигаемого состава и обратно, приведенные к порту соответствующего излучателя И-1 и И-2;

- коэффициенты, учитывающие потери амплитуды излучения в линзе Люнеберга ЛЛ, а также в первом СМ-1 и втором СМ-2 смесителях соответственно;

- мощности СВЧ-генератора СВЧ-Г, поступающие в первый И-1 и второй И-2 излучатели;

- коэффициент усиления излучения первого И-1 и второго И-2 излучателей линзой Люнеберга соответственно;

- длина волны излучения;

- эффективные площади рассеяния облучаемой поверхности отцепа и состава соответственно;

- уровни собственных шумов СВЧ-генератора СВЧ-Г, а также первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей в полосе доплеровских частот, приведенные к портам первого И-1 и второго И-2 излучателей соответственно;

- расстояния от линзы Люнеберга ЛЛ до облучаемых поверхностей отцепа и надвигаемого состава соответственно;

- частоты доплеровских сигналов, полученные на выходах первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно;

- скорости движения отцепа (индекс «1») и состава (индекс «2»);

- частота излучения СВЧ-генератора СВЧ-Г;

- скорость распространения электромагнитного излучения;

- углы облучения поверхностей отцепа и надвигаемого состава;

- случайные начальные фазы доплеровских сигналов на выходах первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно;

- мгновенные значения шумов на выходах первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно.

Отметим, что вторые слагаемые в (7) и (8) отображают результат преобразования собственных шумов СВЧ-генератора СВЧ-Г, а также первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей. При этом эти шумы представляют собой стационарные нормальные процессы с нулевым средним значением.

По второму варианту (см. фиг. 1б) выполнения РЛД при подаче напряжения от источника питания в СВЧ-генераторе СВЧ-Г возникают СВЧ колебания частотой . СВЧ-излучение этого генератора, следуя передающими (например, коаксиальными) трактами, подводится через ввод 3 к первому АД-1 и второму АД-2 автодинам (см. фиг. 2). Через коаксиально-волноводные переходы и отверстия связи ОС излучение СВЧ-генератора в виде синхронизирующих колебаний вводится в рабочие резонаторы автогенераторов АГ. Взаимодействие вводимых и собственных колебаний автогенераторов АГ на близких частотах вызывает в автоколебательной системе известные явления - захват частоты и синхронизацию колебаний на частоте внешнего воздействия [32]. Электромагнитные колебания на частоте первого АД-1 и второго АД-2 автодинов через первый И-1 и второй И-2 излучатели, а также линзу Люнеберга ЛЛ, обеспечивающую формирование первой ДН-1 и второй ДН-2 диаграмм направленности «карандашного» типа, облучают поверхности отцепа и состава под одинаковыми острыми углами (см. фиг. 3).

Частично отраженные от движущихся поверхностей отцепа и состава излучения в виде электромагнитных колебаний, возвращаясь назад в первый И-1 и второй И-2 излучатели, смешиваются с собственными колебаниями первого АД-1 и второго АД-2 автодинов и вызывают в них автодинный эффект [33]. Этот эффект, в случае синхронизированных генераторов, состоит в автодинных изменениях с доплеровской частотой амплитуды и фазы колебаний, а также тока/напряжения смещения на активных элементах. В результате выделения этих изменений в цепи питания автодинов, например, посредством датчика тока ДТ (см. фиг. 2а) или по изменению амплитуды колебаний посредством амплитудного детектора (см. фиг. 2б) [25] на выходах первого АД-1 и второго АД-2 автодинов формируются низкочастотные сигналы доплеровской частоты:

(9)

(10)

где

- мгновенные значения напряжения сигналов на выходе первого АД-1 и второго АД-2 автодинов соответственно;

- амплитуды сигналов на выходе первого АД-1 и второго АД-2 автодинов соответственно;

- безразмерные коэффициенты ослабления амплитуды излучаемых сигналов на пути распространения до участков отражения на поверхностях отцепа и надвигаемого состава и обратно, приведенные к порту соответствующего излучателя И-1 и И-2;

- коэффициенты, учитывающие потери амплитуды излучения в линзе Люнеберга ЛЛ, а также в первом АД-1 и втором АД-2 автодинах соответственно;

- выходные мощности первого АД-1 и второго АД-2 автодинов, поступающие в первый И-1 и второй И-2 излучатели;

- коэффициент усиления излучения первого И-1 и второго И-2 излучателей линзой Люнеберга соответственно;

- длина волны излучения;

- эффективные площади рассеяния облучаемой поверхности отцепа и состава соответственно;

- уровни собственных шумов первого АД-1 и второго АД-2 автодинов в полосе доплеровских частот, приведенные к портам первого И-1 и второго И-2 излучателей соответственно;

- расстояния от линзы Люнеберга ЛЛ до облучаемых поверхностей отцепа и надвигаемого состава соответственно;

- частоты доплеровских сигналов, полученные на выходах первого АД-1 и второго АД-2 автодинов соответственно;

- скорости движения отцепа (индекс «1») или состава (индекс «2»);

- частота излучения СВЧ-генератора СВЧ-Г;

- скорость распространения электромагнитного излучения;

- углы облучения поверхностей отцепа и надвигаемого состава;

- случайные начальные фазы доплеровских сигналов на выходах первого СМ-1 и второго СМ-2 смесителей соответственно;

- мгновенные значения шумов на выходах первого АД-1 и второго АД-2 автодинов соответственно.

Здесь также отметим, что вторые слагаемые в (9) и (10), представляющие собой стационарные нормальные процессы с нулевым средним значением, отображают результат преобразования собственных шумов первого АД-1 и второго АД-2 автодинов.

Дальнейшие преобразования сигналов и их обработка как для первого (см. фиг. 1а), так и второго вариантов (см. фиг. 1б) выполнения РЛД состоит в следующем.

С выходов первого СМ-1 и второго СМ-2 по первому варианту РЛД или с выходов первого АД-1 и второго АД-2 автодинов по второму варианту РЛД низкочастотные сигналы доплеровской частоты (7), (8) или (9), (10) вместе с шумовыми составляющими далее поступают на сигнальные входы первого АЦП-1 и второго АЦП-2 соответственно, где выполняется сначала операция дискретизации сигналов по времени с частотой выборки , причем , где - частота доплеровского сигнала при максимальной ожидаемой скорости отцепа или состава. Затем во время действия очередных тактовых импульсов в первом АЦП-1 и втором АЦП-2 происходит выборка и запоминание мгновенных значений сигналов (7), (8) или (9), (10) в виде импульсов, амплитуда которых равна мгновенным значениям этих сигналов. Уровни этих импульсов далее в первом АЦП-1 и втором АЦП-2 преобразуются в цифровые значения, которые в виде параллельного кода через первый и второй порты ЦСП БОС поступают в ОЗУ ЦСП в качестве массивов данных, полученных для принятых сигналов -го отсчета:

(11)

(12)

где

- цифровые отсчеты мгновенных значений сигнала на выходе первого СМ-1 смесителя по первому варианту РЛД, полученные от -го тактового импульса;

- цифровые отсчеты мгновенных значений сигнала на выходе второго СМ-2 смесителя по первому варианту РЛД, полученные от -го тактового импульса;

- цифровые отсчеты мгновенных значений сигнала на выходе первого АД-1 автодина по второму варианту РЛД, полученные от -го тактового импульса;

- цифровые отсчеты мгновенных значений сигнала на выходе второго АД-2 автодина по второму варианту РЛД, полученные от -го тактового импульса.

Шумовые составляющие на выходах первого СМ-1 (7) и второго СМ-2 (8) смесителей или выходах первого АД-1 (9) и второго АД-2 (10) автодинов в результате дискретизации и оцифровки мгновенных значений отсчетов вследствие эргодичности процессов в среднем по реализациям отсчетов сохраняют свои среднеквадратические значения , уровня шума. Значения уровней шума , могут быть рассчитаны или измерены экспериментально при отсутствии отцепа и состава в поле излучения линзы Люнеберга ЛЛ и учтены в программе работы ЦСП.

По полученным значениям массивов данных (11) и (12), используя достаточное множество отсчетов по , вычислительным ядром ЦСП выполняют операцию быстрого преобразования Фурье (БПФ) по алгоритму «Radix2» с применением оконной функции Хеннинга и получают для каждого доплеровского сигнала спектры [34]. Для этих спектров вычисляют текущие значения амплитуд , и частот , первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно.

Далее для полученных отсчетов амплитуд , вычисляют текущие значения отношений сигнал-шум , где - среднеквадратическое значение уровня собственных шумов на выходах смесителей или автодинов. Полученные значения отношений сигнал-шум и сравнивают с хранящимся в ПЗУ ЦСП пороговым значением отношения сигнал-шум . В случае его превышения , , вычисляют коэффициент отношения текущих значений частот , первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно по формуле:

(13)

Затем текущие значения коэффициента сравнивают с хранящимся в ПЗУ ЦЧП значением коэффициента «уставки». В случае выполнения неравенства принимают решение об отсутствии отделения отцепа от состава, а при выполнении неравенства - фиксируют факт отделения отцепа от состава.

Величина коэффициента «уставки» выбирают опытным путем, исходя из усредненной величины свободного хода отцепа при его проходе вершины горки, и может задаваться индивидуально для каждого отцепа из системы АЗСР. Кроме того, по величине текущего значения коэффициента можно судить о ходовых свойствах отцепов. Так, например, при малых значениях коэффициента отцеп можно классифицировать как «плохой бегун», при средних значениях коэффициента - как «нормальный бегун», тогда как «хороший бегун» имеет большие значения коэффициента .

Одновременно с фиксацией прохождения отцепов на контролируемом участке вершины горки в память ОЗУ ЦСП вносятся данные идентификационных номеров входящих в отцеп вагонов и данные текущего времени, полученные от компьютера системы АЗСР. Данная информация через шинный приемопередатчик ПП-1 ЦСП, шину выходных данных ШВД и двухпроводную линию связи передается в компьютер АЗСР. Системой АЗСР производится управление роспуском ЖД составов, отображение информации о движении отцепов и их расположении на сортировочной горке, а также документирование процесса роспуска.

Обработка доплеровских сигналов в предлагаемом устройстве без использования операции преобразования частоты в напряжение позволяет в (4) исключить погрешность , обусловленную температурной и временной нестабильностью коэффициентов преобразования.

Совмещение в РЛД одновременно функций двух скоростемеров при использовании в качестве передатчика одного и того же СВЧ-генератора исключает вторую составляющую погрешности в (4), вызванную температурным и временным расхождением номинальных значений частот излучения.

Сравнение с величиной «уставки» не разности скоростей отцепа и состава, как у прототипа, а их относительной величины исключает зависимость пороговых характеристик от скорости роспуска составов.

Для снижения погрешности РЛД, связанной с установкой углов облучения отцепов и надвигаемых составов, рекомендуется устанавливать его на поперечной оси вершины горки с нерабочей ее стороны за пределами допустимого габарита приближения так, как показано на фиг. 3. При этом РЛД следует ориентировать таким образом, чтобы оси диаграмм направленности ДН-1 и ДН-2 излучателей И-1 и И-2 располагались симметрично относительно оси вершины горки и были направлены под одинаковыми острыми углами к поверхности отцепа и состава соответственно. Рекомендуемые углы облучения поверхностей, исходя из опыта применения транспортных скоростемеров, лежат в пределах от 45 до 30° [35-37]. Для точной угловой ориентации излучателей в конструкции линзы Люнеберга целесообразно предусмотреть специальные дугообразные направляющие и механические приводы, регулирующие положение излучателей [38].

Таким образом, предлагаемый РЛД обеспечивает исключение влияния аппаратных нестабильностей и скорости роспуска состава на пороговые характеристики прибора, что является важным фактором повышения надежности и точности определения момента отделения отцепа от состава при переменной скорости роспуска состава, увеличивающим перерабатывающую способность сортировочных горок.

Кроме того, исключение из комплектации устройства-прототипа двух отдельных скоростемеров и использование одной линзы Люнеберга значительно упрощает решение задачи размещения РЛД в стесненных условиях на вершине горки, а также снижает погрешность ориентации диаграмм направленности.

Изобретение относится к автоматике и телемеханике сортировочных горок. В способе зондирующие СВЧ-излучения формируют посредством антенны, выполненной на основе сферической линзы Люнеберга, а сигналы доплеровской частоты от отцепа и состава по отдельности дискретизируют по времени и запоминают во множестве моментов времени $$t_k$$ отсчеты мгновенных значений этих сигналов , где – порядковый номер отсчета, затем, используя множество отсчетов по $$k$$, получают для каждого доплеровского сигнала спектры, для которых вычисляют текущие значения амплитуд , и частот $${\Omega }^{\text{отц}}$$, $${\Omega }^{\text{сост}}$$ первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно, далее для полученных отсчетов амплитуд , вычисляют текущие значения отношений сигнал-шум , где $${\sigma }_{\text{ш-1}\text{,2}}$$ – среднеквадратические значения уровней собственных шумов на линейных выходах приемников, далее значения отношений сигнал-шум $$q_{\text{отц}}$$ и $$q_{\text{сост}}$$ сравнивают с пороговым значением отношения сигнал-шум $$q_{\text{пор}}$$, и в случае его превышения, , вычисляют коэффициент отношения $$R_{\text{тек}}$$ текущих значений частот $${\Omega }^{\text{отц}}$$, $${\Omega }^{\text{сост}}$$ первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно по формуле: , затем текущие значения коэффициента $$R_{\text{тек}}$$ сравнивают с заданным значением коэффициента $$R_{\text{уст}}$$ «уставки», в случае выполнения неравенства принимают решение об отсутствии отделения отцепа от состава, а при выполнении неравенства фиксируют отделение отцепа от состава. Достигается повышение надежности и точности определения момента отделения отцепа от надвигаемого состава. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ радиолокационной фиксации момента отделения отцепа от состава, заключающийся в том, что зондирующие СВЧ-излучения формируют в виде первой и второй карандашных диаграмм направленности, излучают их на высоте вагонной автосцепки параллельно железнодорожному полотну под одинаковыми острыми углами к поверхности отцепа и надвигаемого состава в сторону спускной и надвижной частей вершины горки соответственно, принимают отраженные СВЧ-излучения от находящихся в пределах диаграмм направленности поверхностей движущихся отцепа и состава соответственно, смешивают по отдельности отраженные излучения с частью зондирующих излучений, преобразуя образовавшиеся смеси отраженных и зондирующих излучений в сигналы доплеровской частоты от отцепа $$u^{\text{отц}}$$ и состава $$u^{\text{сост}}$$, отличающийся тем, что зондирующие СВЧ-излучения формируют посредством антенны, выполненной на основе сферической линзы Люнеберга, а сигналы доплеровской частоты от отцепа $$u^{\text{отц}}$$ и состава $$u^{\text{сост}}$$ по отдельности дискретизируют по времени и запоминают во множестве моментов времени $$t_k$$ отсчеты мгновенных значений этих сигналов $$u_k^{\text{отц}}$$, $$u_k^{\text{сост}}$$, где $$k=\mathrm{0,}\mathrm{1,}\mathrm{2,}\mathrm{...}$$ – порядковый номер отсчета, затем, используя множество отсчетов по $$k$$, получают для каждого доплеровского сигнала спектры, для которых вычисляют текущие значения амплитуд $$A^{\text{отц}}$$, $$A^{\text{сост}}$$ и частот $${\Omega }^{\text{отц}}$$, $${\Omega }^{\text{сост}}$$ первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно, далее для полученных отсчетов амплитуд $$A^{\text{отц}}$$, $$A^{\text{сост}}$$ вычисляют текущие значения отношений сигнал-шум $$q_{\text{отц}}=A^{\text{отц}}/{\sigma }_{\text{ш-1}}$$, $$q_{\text{сост}}=A^{\text{сост}}/{\sigma }_{\text{ш-2}}$$ где $${\sigma }_{\text{ш-1}\text{,2}}$$ – среднеквадратические значения уровней собственных шумов на линейных выходах приемников, далее значения отношений сигнал-шум $$q_{\text{отц}}$$ и $$q_{\text{сост}}$$ сравнивают с пороговым значением отношения сигнал-шум $$q_{\text{пор}}$$, и в случае его превышения $$q_{\text{отц}}\ge q_{\text{пор}}$$, $$q_{\text{сост}}\ge q_{\text{пор}}$$ вычисляют коэффициент отношения $$R_{\text{тек}}$$ текущих значений частот $${\Omega }^{\text{отц}}$$, $${\Omega }^{\text{сост}}$$ первой гармоники для сигналов от отцепа и состава соответственно по формуле: $$R_{\text{тек}}={\Omega }^{\text{отц}}/{\Omega }^{\text{сост}}$$, затем текущие значения коэффициента $$R_{\text{тек}}$$ сравнивают с заданным значением коэффициента $$R_{\text{уст}}$$ «уставки», в случае выполнения неравенства $$R_{\text{тек}}<R_{\text{уст}}$$ принимают решение об отсутствии отделения отцепа от состава, а при выполнении неравенства $$R_{\text{тек}}\ge R_{\text{уст}}$$ фиксируют отделение отцепа от состава.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что спектр доплеровского сигнала получают путем выполнения над массивом данных доплеровского сигнала операции быстрого преобразования Фурье по алгоритму «Radix2» с применением оконной функции Хеннинга.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что по величине текущего значения коэффициента $$R_{\text{тек}}$$ судят о динамических качествах отцепа, сортируя их на «плохой», «нормальный» и «хороший бегун».

4. Радиолокационный датчик, реализующий способ по п. 1, содержит антенную систему, двухканальный приемопередатчик, первый и второй аналого-цифровые преобразователи и блок обработки сигналов, причем двухканальный приемопередатчик выполнен по гомодинной схеме и содержит первый и второй циркуляторы, СВЧ-генератор, первый и второй смесители, при этом СВЧ-генератор подключен к первому порту первого циркулятора, вторые порты первого и второго циркуляторов подключены к первому и второму излучателям антенной системы соответственно, третьи порты первого и второго циркуляторов подключены к входам первого и второго смесителей соответственно, выходы которых через первый и второй аналого-цифровые преобразователи связаны с блоком обработки сигналов, отличающийся тем, что антенная система выполнена на основе сферической линзы Люнеберга с экваториально расположенными на ее поверхности первым и вторым излучателями, а в двухканальном приемопередатчике СВЧ-генератор подключен к первому порту второго циркулятора.

5. Радиолокационный датчик, реализующий способ по п. 1, содержит антенную систему, двухканальный приемопередатчик, первый и второй аналого-цифровые преобразователи и блок обработки сигналов, причем двухканальный приемопередатчик содержит СВЧ-генератор, а выходы первого и второго аналого-цифровых преобразователей подключены к входам блока обработки сигналов, отличающийся тем, что антенная система выполнена на основе сферической линзы Люнеберга с экваториально расположенными на ее поверхности первым и вторым излучателями, двухканальный приемопередатчик выполнен по автодинной схеме и содержит первый и второй автодины, которые связаны с СВЧ-генератором, а высокочастотные порты первого и второго автодинов подключены к первому и второму излучателям антенной системы соответственно, а низкочастотные выходы автодинов подключены к входам первого и второго аналого-цифровых преобразователей соответственно.

6. Радиолокационный датчик по п. 5, отличающийся тем, что первый и второй автодины выполнены на основе подключенных к первому и второму излучателям антенной системы автогенераторов, в цепи питания которых подключены датчики тока, выходы которых являются выходами доплеровских сигналов автодинов.

7. Радиолокационный датчик по п. 5, отличающийся тем, что первый и второй автодины выполнены на основе подключенных к первому и второму излучателям антенной системы автогенераторов, содержащих в своих колебательных системах или связанных с ними через передающую линию амплитудные детекторы, причем выходы амплитудных детекторов являются выходами доплеровских сигналов автодинов.