Устройство для определения расстояния до источника излучения Советский патент 1993 года по МПК G01S5/12 

(л)

Изобретение относится к радиотехнике2ARi - расстояние от т.1 до т.П.

и может использоваться при радиоизмере-По мере приближения к источнику приниях для определения дальности источникаемник 1 (антенна) последовательно попадаизлучения в дальней зоне.ет в т.П (фиг.1), III и т.д. до точки п.

Целью изобретения является расшире-5 Положение т. II, III и т.д., т.е. тех точек,

ние диапазона измеряемых расстояний догде берутся отсчеты амплитуд, в каждом слуисточника и повышение точности измере-чае определяется рядом факторов, в частнония.сти необходимой частотой отсчетов,

На фиг. 1 показано взаимное располо-предельно допустимой начальной погрешжение источника излучения и приемника с10 ностью измерения дальности (Ri) и задает

измерительным устройством в последова-ся таймером 8 блока 6 синхронизации,

тельные моменты времени по мере прибли-Отсчет в т.П (с выхода приемника 1)

жения приемника (антенны) к источнику, гдеE2 Eo(Ri - ARi)1.

О - положение источника излучения, I - пер-Отношение напряженностей в т.П (невое (исходное) положение приемника, II -15 посредственно с выхода приемника 1) и T.I

второе положение приемника, HI - третье(запомненное с блока 2 памяти) положение приемника, n-n-е положение

приемника, на фиг. 2 приведена функцио-V 2 - 1 + ARi

нальная схема устройства. Ri - ARi

Устройство содержит приемник 1, блок20

2 памяти, суммарно-разностный блок 3, де-и, следовательно,

лйтель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5,р К + 1 А р

блок 6 синхронизации, датчик 7 скорости. дальность Кг- к 1 ARi

Блок 6 синхронизации выполнен в виде тай- где 2А RI - расстояние между т.1 и II.

мера 8, связанного прямой и обратной 25 Однако для повышения разрешающей

связью с интегратором 9.способности измерений следует измерять

Вход приемника 1 (его антенна) - вход отношение суммы напряженностей (или на- устройства, первый выход приемника 1 сое- пряжений сигналов, измеренных в разных динен с входом блока 2 памяти, выход при- точках, например т.1 и II) к их разности (сум- емника 1 соединен с входом блока 2 памяти, 30 ма и разность - на выходе суммарно-разно- выход которого соединен с первым входом стного блока 3, их отношение образуется в суммарно-разностного блока 3, второй вход делителе 4) которого соединен с вторым выходом приемника 1. Суммарный и разностный выходыЕЗ + EI суммарно-разностного блока 3 соединены с 35 . м g2 gr входами делителя 4, выход которого соединен с первым входом умножителя 5. Третий IWJV1i подставляя значения EI и Е2, получим выход приемника 1 соединен с первым входом таймера 8, выходы которого соединены . р1 с управляющими входами приемника 1, 40 блок 2 памяти, суммарно-разностного блока 3, делителя 4. Выход умножителя 5 является откуда Ri Ki ARi

выходом устройства. Датчик 7 скорости пе-Разрешающая способность измерения ремешения объект а подключен к входу ин- определяется величиной, производной от- тегратора 9, выход которого соединен с 45 счета {к или Ki) no R вторым входом умножителя 5.

Устройство работает следующим обра- н v. ,

i is t - I u i I .

зом.I Ki I -

В положение I (фиг. 1) в блоке 2 памяти

запоминается исходное значение амплиту- 50н К 2AR 2AR ды сигнала, пропорциональное напряжен- I К I нести поля в т.1, равное (в дальнем поле) (R -AR/ R1

Ei E0(Ri+ ARi)

r1

i

где Ei - напряженность поля в т.1; |K.il R EO- напряженность поля источника из- 55 отношением WT 2 AR2

лучения )в т.0);

Ri+AR1- расстояние от т. OflOT.f(RiKl

- расстояние от т.О до точки, расположен-Поскольку всегда Ri AR. то - 1,

ной посредине между т. и II);

i

.i

т.е. разрешающая способность при суммарно-разностной обработке выше, чем при не- посредственном вычислении R из отношения уровней сигналов в соответствующих точках.-

При отсчете в т.П1 и аналогичном определении отношения суммы напряженно- стей в T.III и I к их разности получим

R2 - К2 AR2

Ез + EI

где

К2

Ез-Ei

R - расстояние от т.О до середины расстояния между т.1 и III;

2 AR - расстояние между т.1 и III;

«2 отношение суммы напряженностей в т.Ill и I к их разности (напряженность в т.1 - запомненная, в т.П1 - текущая, с выхода приемника 1).

Затем аналогично определяется дальность по отсчетам в т.1 V и т.д. до т.п, которые определяются условиями решаемой практической задачи.

Отношение суммы напряженностей к их разности определяется в делителе 4, вычисление R производится в умножителе 5.

Таким образом, в положении I (фиг. 1) по сигналу с выхода приемника 1, поступающему на вход блока 6 синхронизации, включа- ются таймер 8 и интегратор 9. На управляющие входы приемника 1 и блок 2 памяти от таймера 8 поступают управляющие сигналы, по которым в блоке 2 памяти запоминается значение амплитуды сигнала в т.1 (фиг.1). В интеграторе 9 по значению скорости приближения объекта с устройством к источнику излучения, поступающему от датчика 7 скорости перемещения объекта, непрерывно вычисляется текущее значе- ние 2 AR - расстояние от исходного положения I-(фиг.1), Через установленные в таймере 8 интервалы времени по его сигналам в т.1,1.I, III и т.д. значения AR поступают в умножитель 5 с выхода интегратора 9, Одновременно в этих же т. I, II, ill и т.д. от таймера 8 поступают управляющие сигналы на управляющие входы соответственно приемника 1, блока 2 памяти, суммарно-разностного блока 3, делителя 4. Эти сигналы обеспечивают выборку и поступление зна- чений амплитуд сигнала с выхода приемника 1 на вход суммарно-разностного блока 3, запомненное в т.1 (фиг.1) значение амплитуды сигнала с выхода блока 2 памяти поступает в суммарно-разностный блок 3, результат вычисления суммы и разности из. суммарно-разностного блока 3 - в делитель 4 и результат деления - в умножитель 5, на

выходе которого получают значение расстояния до источника.

Относительная ошибка измерения расстояния определяется соотношением

.

где R - расстояние дс источника;

2 A R - расстояние между точками приема;

д Е - относительная ошибка определяемой амплитуды приемником 1;

д R - относительная ошибка определения расстояния.

Из сказанного следует, что по мере приближения к источнику отношение R/AR уменьшается, так как расстояние R уменьшается (Rn ...R3 R2 Ri), a AR увеличивается.

Из соотношения для д R следует, что д R при приближении к источнику уменьшается, т.е. точность определения существенно увеличивается. Это увеличение точности (уменьшение д R) по мере приближения к источнику пропорционально квадрату уменьшения, так как при уменьшении Ram раз A R увеличивается также в m раз и в результате д R уменьшается в m раз.

Пример. При допустимой ошибке определения дальности 5 R 0,1 и 5 R 0,01 допустимое отношение R/A R 10. Тогда в прототипе, где A R - величина по- стоянная и равная 30 м, получаем RMSKC S-AR.10 т 300 м, т.е. расстояния, большие300 м и достоверно не определяются.

В описываемом устройстве в зависимости от условий решаемой задачи ARt может быть выбрано достаточно большим для определения любой дальности с необходимой точностью.

Порядок значений дальности R определяется единицами метров, десятками-сотнями метров или единицами, десятками, сотнями километров, исходя из условий решаемой практической задачи. Так, при приближении к источнику, находящемуся на расстоянии 100 км, должно быть (при том же условии д Е 0,01 и требовании ,1) ARr-Юкм.

Последующий (третий) отсчет сигнала при дальнейшем приближении к источнику может быть через AR2 20 км, При этом получим значение погрешности

л о. R AR А с ЮО-2D Л01 л ve о НЕ -;v-rr o с.- ; UIM - ц- Хг.

т.е. погрешность определения R при втором отсчете снизилась в 2,5 раза )

ю-1

dRi/ 5R2 ) по сравнению с пер4 т НГ

вым отсчетом. Тем самым обеспечивается требуемая точность (которая существенно увеличивается с приближением к источнику) практически при любых дальностях.

При квадратичном законе убывания поля (в ближней зоне) дальность определяется из соотношения

;Ri-QARv где Q-(2Ki1

2 Ki- 1/2 Кг

:):

Ki

E2+Ei

Е2-Е1 Ф о р м у л а и з о 6 р е те н и я

Устройство для определения расстояния до источника излучения, содержащее приемник делитель амплитуд сигналов, суммарно-разностный блок, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых расстояний и повышения точности измерений, введены блок памяти, умножитель, последовательно соединенные таймер и интегратор, выход которого соединен с входом таймера, и датчик скорости объекта, при этом вход блока памяти соединен с первым выходом приемника, выход - с первым входом

суммарно-разностного блока, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника, суммарный и разностный выходы .суммарно-разностного блока соединены с первым и вторым входами делителя амплитуд сигналов, выход которого соединен с первым входом умножителя, третий выход приемника соединен с таймером, второй вход интегратора соединен с выходом датчика скорости объекта, второй, третий, четвертый и пятый выходы таймера соединены с управляющими входами приемника, блока памяти, суммарно-разностного блока и делителя амплитуды сигналов, а выход интегратора соединен с вторым входом

умножителя, выход которого является выходом устройства.

Использование: определение расстояния до источника излучения. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1. блок 2 памяти, суммарно-разностный блок 3, делитель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5, блок 6 синхронизации, таймер 6. датчик 7 скорости объекта, интегратор 9. 2 ил.