ПРИЕМНО-РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МЕТЕОРНОГО РАДИОЛОКАТОРА Советский патент 1995 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при получении информации о скоростях дрейфов метеорных следов и высот их отражающих участков, при изучении динамики нижней термосферы.

Известно приемно-регистрирующее устройство в составе метеорного радиолокатора, осуществляющее прием отраженных радиосигналов с исследуемого направления, предварительную обработку сигнала, измерение допплеровской скорости и дальности до метеорного следа и регистрацию полученной информации. Однако это приемно-регистpирующее устройство не обеспечивает выделение помеховых сигналов, связанных с отражениями от долгоживущих ионизированных образований (например, во время полярных сияний), от полезных сигналов, связанных с отражениями от метеорных следов. Регистрация параметров таких отражений приводит к искажению картины динамики ветра в нижней термосфере.

Наиболее близким по технической сущности является приемно-регистрирующее устройство метеорной РЛС, используемое в качестве устройства измерения скоростей дрейфов метеорных следов и их дальности (УИСД).

Устройство содержит приемник (П), задающий генератор передатчика (ЗГП), задающий генератор имитатора (ЗГИ), блок предварительной обработки информации (БПО), блок преобразования информации (БПИ), измеритель периодов допплеровских биений (ИП), измеритель дальности метеорных радиоэхо (ИД), синхрогенератор (СГ), блок синхронизации (БС), блок вывода информации (БВИ) и регистратор. Данное устройство осуществляет прием и селекцию отраженного сигнала, измерение параметров метеорных радиоэхо, а также автоматизированную обработку полученных данных и их привязку к текущему времени. Прием метеорных радиоэхо и, соответственно, измерение и обработка их параметров осуществляется в режиме зондирования атмосферы одновременно в четырех направлениях.

Недостатки данного приемно-регистрирующего устройства связаны с тем, что в нем селекция принимаемого сигнала по амплитуде и по длительности приводится только по отношению к шумовым сигналам. Отражения от долгоживущих ионизированных образований, не связанных с метеорными следами принимаются и регистрируются устройством-прототипом как полезный сигнал. В случае федингующего характера длительных отражений не исключена возможность многократной регистрации параметров одного и того же отражения, что значительно искажает реальную картину ветра в метеорной зоне. Возобновление режима обзора только после исчезновения радиоэхо не гарантирует от многократной регистрации параметров одного и того же сигнала. В то же время при таком режиме работы приемно-регистрирующего устройства исключается получение информации из других направлений, что снижает точность приема и регистрации получаемой информации.

Целью изобретения является повышение точности в приеме и регистрации информации за счет выделения помеховых отражений, а также введения запрета на повторные регистрации помеховых отражений, выделенных при приеме и обработке сигналов с какого-либо направления.

Для достижения указанной цели в приемно-регистрирующее устройство метеорного радиолокатора, содержащее приемник, блок предварительной обработки, блок преобразования информации, синхрогенератор, измеритель дальности, измеритель периода, блок синхронизации, блок вывода информации, регистратор, задающий генератор передатчика и задающий генератор имитатора, причем первый и второй выходы приемника соединены с входом блока предварительной обработки и с первым входом блока преобразования информации соответственно, выход блока преобразования информации соединен с первым входом измерителя периода, выход которого соединен с вторым входом блока вывода информации, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы синхрогенератора соединены с вторым входом измерителя дальности, с вторым входом измерителя периода, с третьим входом блока вывода информации, с входом блока синхронизации, с входом задающего генератора передатчика, объединенным с третьим входом измерителя дальности и с первым входом задающего генератора - имитатора соответственно, первый и второй выходы блока предварительной обработки соединены с первым входом измерителя дальности и с входом синхрогенератора соответственно, первый и второй выходы измерителя дальности соединены с первым входом блока вывода информации и с вторым входом блока преобразования информации соответственно, первый и второй выходы блока синхронизации соединены с четвертым входом блока вывода информации и с вторым входом задающего генератора-имитатора соответственно, выход задающего генератора-имитатора соединен с вторым входом приемника, первый вход которого соединен с первым выходом задающего генератора передатчика, первый выход блока вывода информации соединен с первым входом регистратора, введены блок идентификации помех и блок отбраковки помех, причем первый и второй выходы блока отбраковки помех соединены с третьим входом приемника и с вторым входом регистратора соответственно, выход блока идентификации помех подключен к первому входу блока отбраковки помех, пятый вход которого соединен с вторым выходом блока вывода информации, а второй, третий и четвертый входы подключены к седьмому, восьмому и десятому выходам синхрогенератора соответственно, одиннадцатый выход синхрогенератора соединен с шестым входом блока отбраковки помех и с третьим входом блока идентификации помех, первый вход которого соединен с вторым выходом блока предварительной обработки, а второй вход соединен с третьим выходом измерителя дальности, при этом блок отбраковки помех содержит дешифратор, N блоков управления, N первых элементов И, первый элемент ИЛИ, первый дополнительный элемент И, N блоков контроля, N вторых элементов И, второй элемент ИЛИ и второй дополнительный элемент И, выход которого является вторым выходом блока отбраковки помех, первый вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а второй вход является пятым входом блока отбраковки помех, первый вход первого дополнительного элемента И подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход и выход являются четвертым входом и первым выходом блока отбраковки помех соответственно, вторым и третьим входом которого являются первый и второй входы дешифратора соответственно, первые входы N блоков управления и N первых элементов И объединены и подключены к соответствующим выходам дешифратора, вторые входы N блоков управления объединены и являются первым входом блока отбраковки помех, а третьи входы блоков управления объединены и являются шестым входом блока отбраковки помех, выходы N блоков управления объединены с вторыми входами соответствующих первых элементов И и подключены к вторым входам соответствующих блоков контроля, первые входы которых объединены с выходами соответствующих первых элементов И и первыми входами соответствующих вторых элементов И и подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выходы блока контроля подключены к вторым входам соответствующих вторых элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ.

Блок идентификации помех, входящий в приемно-регистрирующее устройство, содержит первый и второй счетчики и элемент И, выход которого является выходом блока идентификации помех, счетные входы первого и второго счетчиков объединены и являются третьим входом блока идентификации помех, вход сброса первого счетчика является первым входом блока идентификации помех, вход сброса второго счетчика является вторым входом блока идентификации помех, выходы первого и второго счетчиков подключены к первому и второму входам элемента И соответственно.

Блок управления содержит элемент И, счетчик и RS-триггер, прямой выход которого подключен к входу сброса счетчика и является выходом блока управления, первый и второй входы элемента И являются первым и вторым входами блока управления, а выход элемента И подключен к R-входу триггера, к S-входу которого подключен выход счетчика, счетный вход которого является третьим входом блока управления.

Блок контроля содержит инвертор, счетчик, RS-триггер, прямой выход которого является выходом блока контроля, вход инвертора и R-вход триггера объединены и являются вторым входом блока контроля, выход инвертора подключен к входу сброса счетчика, выход которого подключен к S-входу триггера, а счетный вход является первым входом блока контроля.

На фиг.1 приведена структурная схема приемно-регистрирующего устройства метеорного радиолокатора; на фиг. 2 и 3 - блок-схема блока идентификации помех и блока отбраковки помех.

Приемно-регистрирующее устройство (фиг. 1) содержит приемник 1, блок предварительной обработки 2, блок преобразования информации 3, синхрогенератор 4, измеритель дальности 5, измеритель периода 6, блок синхронизации 7, блок вывода информации 8, регистратор 9, задающий генератор передатчика 10, задающий генератор имитатора 11, блок идентификации помех 12, блок отбраковки помех 13, причем первый и второй выходы приемника 1 соединены с входом блока предварительной обработки 2 и с первым входом блока преобразования информации 3 соответственно, выход блока преобразования информации 3 соединен с первым входом измерителя периода 6, выход которого соединен с вторым входом блока вывода информации 8, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы синхрогенератора 4 соединены с вторым входом измерителя дальности 5, с вторым входом измерителя периода 6, с третьим входом блока вывода информации 8, с входом блока синхронизации 7, с входом задающего генератора передатчика 10, объединенным с третьим входом измерителя дальности 5, и с первым входом задающего генератора имитатора 11 соответственно, первый и второй выходы блока предварительной обработки 2 соединены с первым входом измерителя дальности 5 и с входом синхрогенератора 4, объединенным с первым входом блока идентификации помех 12 соответственно, первый, второй и третий выходы измерителя дальности 5 соединены с первым входом блока вывода информации 8, с вторым входом блока преобразования информации 3 и с вторым входом блока идентификации помех 12 соответственно, первый и второй выходы блока синхронизации 7 соединены с четвертым входом блока вывода информации 8 и с вторым входом задающего генератора имитатора соответственно, выход задающего генератора имитатора 11 соединен с вторым входом приемника 1, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой входы, а также первый и второй выходы блока отбраковки помех 13 соединены с выходом блока идентификации помех 12, с седьмым, восьмым и десятым входами синхрогенератора 4, с вторым выходом блока вывода информации 8, с третьим входом блока идентификации помех 12, объединенным с одиннадцатым выходом синхрогенератора 4, с третьим входом приемника 1 и с вторым входом регистратора 9 соответственно.

Блок идентификации помех 12 (фиг.2) содержит счетчики 14 и 15 и элемент И 16, выход которого является выходом блока идентификации помех, счетные входы счетчиков объединены и являются третьим входом блока идентификации помех, вход сброса счетчика 14 является вторым входом блока идентификации помех, выходы обоих счетчиков подключены к первому и второму входам элемента И 16 соответственно.

Количество блоков управления, первых элементов И, блока контроля, вторых элементов И в блоке отбраковки помех 13 определяется количеством направлений приема отраженных сигналов и в данном конкретном случае равно четырем.

Блок отбраковки помех 13 содержит дешифратор 17, четыре блока управления 18, четыре первых элемента И 19, четыре блока контроля 20, четыре вторых элемента И 21, первый злемент ИЛИ 22, первый дополнительный элемент И 23, второй элемент ИЛИ 24 и второй дополнительный элемент И 25, выход которого является вторым выходом блока отбраковки помеха 13,первый вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ 24, а второй вход является пятым входом блока отбраковки помех 13, первый вход первого дополнительного элемента И 23 подключен к выходу первого элемента ИЛИ 22, второй вход и выход И 23 являются четвертым входом и первым выходом блока отбраковки помех 13 соответственно, вторым и третьим входами которого являются первый и второй входы дешифратора 17 соответственно, первые входы соответствующих блоков управления 18 и первых элементов И 19 объединены и подключены к соответствующим выходам дешифратора 17, вторые входы блоков управления 18 объединены и подключены к первому, а третьи входы блоков управления 18 объединены и подключены к шестому входам блока отбраковки помех 13, выходы блоков управления 18 объединены со вторыми входами соответствующих первых элементов И 19 и подключены к вторым входам соответствующих блоков контроля 20, первые входы которых объединены с выходами соответствующих первых элементов И 19 и первыми входами соответствующих вторых элементов И 21, и подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ 25, выходы блоков контроля подключены к вторым входам соответствующих вторых элементов И 21, входы которых подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ 25.

Каждый блок управления 18 содержит элемент И 26, счетчик 27 и RS-триггер 28, прямой выход которого подключен к входу сброса счетчика 27 и является выходом блока управления 18, первый и второй входы элемента И 26 являются первым и вторым входами блока управления 18, а выход элемента И 26 подключен к R-входу триггера 28, к S-входу которого подключен выход счетчика 28, счетный вход которого является третьим входом блока управления 18.

Каждый блок контроля 20 содержит инвертор НЕ 29, счетчик 30 и RS-триггер 31, прямой выход которого является выходом блока контроля 20, выход инвертора НЕ 29 и R-вход триггера 31 объединены и являются вторым входом блока контроля 20, выход инвертора НЕ 29 подключен к входу сброса счетчика 30, выход которого подключен к S-входу триггера 31, а счетный вход является первым входом блока контроля.

Приемно-регистрирующее устройство метеорного радиолокатора работает следующим образом.

В приемнике 1 входные сигналы, поступающие на его второй вход, усиливаются по напряжению, селектируются по амплитуде и подаются в форме видеоимпульсов на вход блока предварительной обработки 2 и в виде радиоимпульсов на вход блока преобразования информации 3. В блоке предварительной обработки 2 осуществляется селекция сигналов по длительности и частоте повторения. Затем сигналы с выхода блока предварительной обработки 2 подаются на вход измерителя дальности 5, в котором определяются значения зарегистрированных наклонных дальностей отражающих областей ионизированных метеорных следов.

После определения значения дальности включается в работу блок преобразования информации 3, в котором обработка сигналов для выделения допплеровской частоты осуществляется только на участке измеренного значения дальности. Сигналы с выхода блока преобразования информации 3, следующие с допплеровской частотой подаются на вход измерителя периода 6.

Блок синхронизации 7, в котором вырабатываются данные о текущем времени, осуществляют привязку по времени информации, получаемой с помощью приемно-регистрирующего устройства метеорного радиолокатора.

Для проверки работоспособности приемно-регистрирующего устройства используется задающий генератор-имитатор 11. Импульсы, необходимые для работы основных узлов приемно-регистрирующего устройства и координации работы приемно-регистрирующего устройства с другими устройствами метеорного радиолокатора формируются в синхрогенераторе 4.

Одновременно с определением параметров радиоэхо в блоке идентификации помех 12 проводится селекция принимаемого сигнала по длительности и по дальности работы цифрового измерителя дальности. Превышение критических значений длительности, равных 0,6 с и 0,3 с соответственно, оценивается как помеха.

В случае, когда значения этих параметров не превышают заданных значений, устройством отбраковки помехового сигнала 13 будет разрешен вывод информации из устройства вывода информации 8 на регистратор 9.

Если же значение хотя бы одного из данных параметров превысит заданное значение, на выходе блока идентификации помех 12 появится сигнал, который, поступив в блок отбраковки помех 13, обеспечит полное бланкирование приемника 1 в направлении приема выявленного помехового направления, а также введение запрета на вывод информации на регистрацию с данного направления.

При появлении импульса на выходе блока идентификации помех 12, на выходе блока управления 18, входящего в блок отбраковки помех 13 и соответствующего направлению зондирования, в котором выявлена помеха, появится уровень логического нуля, вследствие чего на выходе соответствующего первого элемента И 19 также установится состояние логического нуля. В этот момент на выходах первого и второго элементов ИЛИ 22 и ИЛИ 24 соответственно появится уровень логического нуля. Появление уровня логического нуля на выходе первого элемента ИЛИ 22 приведет к полному бланкированию приемника 1, т.е. к исключению приема отраженных сигналов с рассматриваемого направления. После полного бланкирования приемника 1 при приеме помеховых отражений с какого-либо направления метеорный радиолокатор возобновляет работу в режиме переключения антенн, но до тех пор, пока на выходе блока управления 18, соответствующего направлению приема помехи, будет состояние логического нуля, бланкирование приемника 1 при приеме отраженных сигналов с направления выявленной помехи будет сохраняться.

После снятия запрета на прием при приеме в направлении выявленной помехи состояние логического нуля на выходе второго элемента ИЛИ 24 в эти моменты времени будет сохраняться за счет того, что на выходе RS-триггера 31 блока контроля 20 будет состояние логического нуля. RS-триггер 31 устанавливается в состояние логического нуля сигналами с выхода блока управления 18, поданными на его R-вход при выявлении помехи. Одновременно сигнал с выхода блока направления 18 в блоке контроля 20 через инвертор НЕ 29 "обнулит" счетчик 30, счетными импульсами которого являются импульсы с выхода первого элемента И 19. Установка RS-триггера 31 в состояние логической единицы производится импульсом переполнения с выхода счетчика 30, поданного на S-вход этого триггера.

После снятия запрета на прием в направлении помехи на выходе соответствующего этому направлению блока управления 18 установится уровень логической единицы, который разрешит прием отражений с направления помехи. Одновременно на входе сброса счетчика 30 соответствующего блока контроля 20 появится сигнал, который разрешит заполнение счетчика 30 счетными импульсами, поступающими с выхода соответствующего первого элемента И 19.

Если после снятия запрета на прием в рассматриваемом направлении отражения отсутствуют, то вторым импульсом с соответствующего - первого элемента И 19 счетчик 30 в соответствующем блоке контроля 20 устанавливает на его выходе уровень логической единицы, который в свою очередь, устанавливает на выходе второго элемента ИЛИ 24 во время зондирования в данном направлении уровень логической единицы, чем разрешается регистрация отражений с этого направления.

Если же после снятия запрета на прием в направлении существования помехи отражение сохранилось, то регистрации его параметров не происходит, независимо от того, помеховое это отражение или полезное.

Если же отражение полезное (на выходе блока идентификации помех 12 импульс не появляется), то следующим импульсом с выхода первого элемента И 19 на выходе блока контроля 20 установится уровень логической единицы и с этого момента регистрация отражений с этого направления будет разрешена. Если же отражение оказалось помеховым (на выходе блока идентификации помех 12 импульс появился), то состояние логического нуля на выходе блока контроля 20 сохраняется, счетчик 30 этого блока контроля обнуляется и через блок управления 18 вновь вводится запрет на прием отражений в направлении помехи.

Использование приемно-регистрирующего устройства метеорного радиолокатора позволяет осуществлять выделение помех, связанных с отражениями от долгоживущих ионизированных образований, не относящихся к метеорным следам с одновременным введением запрета на прием отражений с данных направлений, а при возобновлении приема - осуществление запрета на повторные регистрации при условии сохранения помех. Для средних широт эффективность использования данного изобретения будет повышаться в годы максимума солнечной активности. В высоких широтах метеорные радиолокаторы будут надежно защищены от приема и регистрации отражений от полярных сияний, появляющихся практически в любом направлении зондирования.

Сущность изобретения: устройство содержит приемник, блок предварительной обработки, блок преобразования информации, синхрогенератор, измеритель дальности, измеритель периода, блок синхронизации, блок вывода информации, регистратор, задающий генератор передатчика, задающий генератор-имитатор, блок идентификации помех и блок отбраковки помех. 1 с.п., 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРИЕМНО-РЕГИСТРИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО МЕТЕОРНОГО РАДИОЛОКАТОРА, содержащее приемник, блок предварительной обработки, блок преобразования информации, синхрогенератор, измеритель дальности, измеритель периода, блок синхронизации, блок вывода информации, регистратор, задающий генератор передатчика и задающий генератор-имитатор, причем первый и второй выходы приемника соединены с входом блока предварительной обработки и с первым входом блока преобразования информации соответственно, выход блока преобразования информации соединен с первым входом измерителя периода, выход которого соединен с вторым входом блока вывода информации, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой выходы синхрогенератора соединены с вторым входом измерителя дальности, с вторым входом измерителя периода, с третьим входом блока вывода информации, с входом блока синхронизации, с входом задающего генератора передатчика, объединенным с третьим входом измерителя дальности и с первым входом задающего генератора-имитатора соответственно, первый и второй выходы блока предварительной обработки соединены с первым входом измерителя дальности и с входом синхрогенератора соответственно, первый и второй выходы измерителя дальности соединены с первым входом блока вывода информации и с вторым входом блока преобразования информации соответственно, первый и второй выходы блока синхронизации соединены с четвертым входом блока вывода информации и с вторым входом задающего генератора-имитатора соответственно, выход задающего генератора-имитатора соединен с вторым входом приемника, первый вход которого соединен с первым выходом задающего генератора передатчика, первый выход блока вывода информации соединен с первым входом регистратора, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, введены блок идентификации помех и блок отбраковки помех, причем первый и второй выходы блока отбраковки помех соединены с третьим входом приемника и с вторым входом регистратора соответственно, выход блока идентификации помех подключен к первому входу блока отбраковки помех, пятый вход которого соединен с вторым выходом блока вывода информации, а второй, третий и четвертый входы подключены к седьмому, восьмому и десятому выходам синхрогенератора соответственно, одиннадцатый выход синхрогенератора соединен с шестым входом блока отбраковки помех и с третьим входом блока идентификации помех, первый вход которого соединен с вторым выходом блока предварительной обработки, а второй вход соединен с третьим выходом измерителя дальности, при этом блок отбраковки помех содержит дешифратор, N блоков управления, N первых элементов И, первый элемент ИЛИ, первый дополнительный элемент И, N блоков контроля, N вторых элементов И, второй элемент ИЛИ и второй дополнительный элемент И, выход которого является вторым выходом блока отбраковки помех, первый вход подключен к выходу второго элемента ИЛИ, а второй вход является пятым входом блока отбраковки помех, первый вход первого дополнительного элемента И подключен к выходу первого элемента ИЛИ, второй вход и выход являются четвертым входом и первым выходом блока отбраковки помех соответственно, вторым и третьим входами которого являются первый и второй входы дешифратора соответственно, первые входы N блоков управления и N первых элементов И объединены и подключены к соответствующим выходам дешифратора, вторые входы N блоков управления объединены и являются первым входом блока отбраковки помех, а третьи входы блоков управления объединены и являются шестым входом блока отбраковки помех, выходы N блоков управления объединены с вторыми входами соответствующих первых элементов И и подключены к вторым входам соответствующих блоков контроля, первые входы которых объединены с выходами соответствующих первых элементов И и первыми входами соответствующих вторых элементов И и подключены к соответствующим входам первого элемента ИЛИ, выходы блоков контроля подключены к вторым входам соответствующих вторых элементов И, выходы которых подключены к соответствующим входам второго элемента ИЛИ. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок идентификации помех содержит первый и второй счетчики и элемент И, выход которого является выходом блока идентификации помех, счетные входы первого и второго счетчиков объединены и являются третьим входом блока идентификации помех, вход сброса первого счетчика является первым входом блока идентификации помех, вход сброса второго счетчика является вторым входом блока идентификации помех, выходы первого и второго счетчиков подключены к первому и второму входам элемента И соответственно. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления содержит элемент И, счетчик и RS-триггер, прямой выход которого подключен к входу сброса счетчика и является выходом блока управления, первый и второй входы элемента И являются первым и вторым входами блока управления, а выход элемента И подключен к R-входу триггера, к S-входу которого подключен выход счетчика, счетный вход которого является третьим входом блока управления. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок контроля содержит инвертор, счетчик, RS-триггер, прямой выход которого является выходом блока контроля, вход инвертора и R-вход триггера объединены и являются вторым входом блока контроля, выход инвертора подключен к входу сброса счетчика, выход которого подключен к S-входу триггера, а счетный вход является первым входом блока контроля.