RU2619086C1 - Способ определения дальности до отражающей поверхности - Google Patents
Способ определения дальности до отражающей поверхности Download PDFInfo
- Publication number
- RU2619086C1 RU2619086C1 RU2016121979A RU2016121979A RU2619086C1 RU 2619086 C1 RU2619086 C1 RU 2619086C1 RU 2016121979 A RU2016121979 A RU 2016121979A RU 2016121979 A RU2016121979 A RU 2016121979A RU 2619086 C1 RU2619086 C1 RU 2619086C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulses
- reflected
- duration
- frequency
- distance
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/341—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal wherein the rate of change of the transmitted frequency is adjusted to give a beat of predetermined constant frequency, e.g. by adjusting the amplitude or frequency of the frequency-modulating signal
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть применено при построении высотомеров малых высот летательных аппаратов, использующих в качестве зондирующих сигналов сверхкороткие импульсы. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия, разрешающей способности и экономичности способа определения дальности до отражающей поверхности с использованием сверхкоротких импульсов. Сущность способа заключается в излучении в направлении отражающей поверхности радиоволн в виде сверхкоротких импульсов и последующем приеме отраженных радиоволн в виде импульсов, небольшую часть излучаемых сверхкоротких импульсов и отраженные импульсы квантуют по амплитуде, укорачивают по длительности, далее используют широкополосную дисперсионную задержку квантованных по амплитуде и укороченных по длительности излучаемых и отраженных импульсов, с помощью которой преобразуют каждый из них в линейно-частотно-модулированные сигналы равной длительности, и по сигналу биений разностной частоты этих линейно-частотно-модулированных сигналов определяют дальность до отражающей поверхности, при этом длительность линейно-частотно-модулированных сигналов превышает максимальную задержку отраженного сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть применено при построении высотомеров малых высот летательных аппаратов, использующих в качестве зондирующих сигналов сверхкороткие импульсы.
Известен способ определения дальности до отражающей поверхности с использованием сверхкоротких импульсов, построенный на основе MIR-технологии, выбранный за аналог [1].
Способ определения дальности с использованием MIR-технологии осуществляется следующим способом.
В направлении отражающей поверхности излучают и принимают отраженные от нее последовательности сверхкоротких импульсов (соответственно поз. 1 и поз. 2 на фиг. 1). После излучения каждого импульса формируется узкое временное окно (поз. 3 на фиг. 1), временная задержка которого от импульса к импульсу изменяется по линейному закону. При совпадении по времени отраженного импульса (поз. 2 на фиг. 1) с временным окном (поз. 4 на фиг. 1) он регистрируется, и по временному положению этого окна определяется дальность до отражающей поверхности. Таким образом, измерение дальности до отражающей поверхности осуществляется за большое количество излучаемых сверхкоротких импульсов стробоскопическим методом.
Недостатками способа [1] являются:
- низкое быстродействие, обусловленное применением стробоскопического метода определения задержки отраженного сигнала относительно зондирующего сверхкороткого импульса;
- высокие энергозатраты на получение одного отсчета дальности до отражающей поверхности.
Известен способ определения дальности до отражающей поверхности с использованием сверхкоротких импульсов на основе ТМ-технологии [2], частично устраняющий недостатки аналога [1], выбранный за прототип.
Способ определения дальности с использованием ТМ-технологии осуществляется следующим способом.
В направлении отражающей поверхности излучают и принимают отраженные от нее последовательности сверхкоротких импульсов (соответственно поз. 1 и поз. 2 на фиг. 2). Отраженные импульсы обрабатывают многоканальным корреляционным способом с использованием опорных импульсов, сдвинутых по задержке в каждом канале относительно излучаемого импульса (поз. 5-поз. 8 на фиг. 2). При совпадении по времени отраженного импульса (поз. 2 на фиг. 2) с опорным импульсом (поз. 7 на фиг. 2) он регистрируется в N-м канале, номер которого определяет дальность до отражающей поверхности. Таким образом, измерение дальности до отражающей поверхности может осуществляться за один излучаемый импульс. Разрешающая способность способа [2] определяется количеством дальномерных каналов и при больших диапазонах дальностей до отражающей поверхности не может быть высокой.
Недостатками способа [2] являются:
- низкая разрешающая способность при больших диапазонах дальностей, обусловленная сложностью формирования большого количества дальномерных каналов;
- низкая экономичность, обусловленная применением многоканальной корреляционной обработки.
Техническим результатом предлагаемого изобретения являются повышение быстродействия, разрешающей способности и экономичности способа определения дальности до отражающей поверхности с использованием сверхкоротких импульсов.
Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до отражающей поверхности, заключающемся в излучении в направлении отражающей поверхности радиоволн в виде сверхкоротких импульсов и последующем приеме отраженных радиоволн в виде импульсов, небольшую часть излучаемых сверхкоротких импульсов и отраженные импульсы квантуют по амплитуде, укорачивают по длительности, далее используют широкополосную дисперсионную задержку квантованных по амплитуде и укороченных по длительности излучаемых и отраженных импульсов, с помощью которой преобразуют каждый из них в линейно-частотно-модулированные сигналы равной длительности, и по сигналу биений разностной частоты этих линейно-частотно-модулированных сигналов определяют дальность до отражающей поверхности, при этом длительность линейно-частотно-модулированных сигналов превышает максимальную задержку отраженного сигнала.
Технический результат достигается тем, что для обеспечения скрытности период следования излучаемых сверхкоротких импульсов изменяют по случайному закону, при этом максимальная задержка отраженного сигнала не превышает минимального периода следования излучаемых сверхкоротких импульсов.
Способ определения дальности до отражающей поверхности поясняют следующие чертежи.
Фиг. 1 поясняет способ определения дальности до отражающей поверхности на основе MIR-технологии [1], выбранный за аналог. На ней показаны эпюры напряжения следующих сигналов: 1 - излучаемый сверхкороткий импульс; 2 - отраженный импульс; 3 - строб-импульс; 4 - строб-импульс, накрывающий отраженный импульс.
Фиг. 2 поясняет способ определения дальности до отражающей поверхности на основе ТМ-технологии [2], выбранный за прототип. На ней показаны эпюры напряжения следующих сигналов: 1 - излучаемый сверхкороткий импульс; 2 - отраженный импульс; 5 - опорный импульс в 1-м канале дальности; 6 - опорный импульс в 2-м канале дальности; 7 - опорный импульс в N-м канале дальности, в котором находится отраженный сигнал; 8 - опорный импульс в N+1-м канале дальности.
Фиг. 3 поясняет предлагаемый способ определения дальности до отражающей поверхности. На ней показаны эпюры напряжения следующих сигналов: 1 - излучаемый сверхкороткий импульс; 9 - квантованный укороченный излучаемый импульс; 10 - линейно-частотно-модулированный сигнал (ЛЧМ-сигнал), соответствующий излучаемому импульсу; 2 - отраженный импульс; 11 - квантованный укороченный отраженный импульс; 12 - ЛЧМ-сигнал, соответствующий отраженному импульсу; 13 - сигнал биений разностной частоты.
Предлагаемый способ определения дальности до отражающей поверхности осуществляется следующим способом.
В направлении отражающей поверхности излучают сверхкороткий импульс (поз. 1 на фиг. 3). Небольшая часть излучаемого импульса квантуется по амплитуде и укорачивается по длительности (поз. 9 на фиг. 3). Полученный короткий квантованный импульс с широким спектром преобразуется в линейно-частотно-модулированный сигнал (ЛЧМ-сигнал) (поз. 10 на фиг. 3) при помощи широкополосной дисперсионной задержки, описываемой аналитической зависимостью вида [3]
где
b и μ - постоянные величины;
Отраженный импульс (поз. 2 на фиг. 3) квантуется по амплитуде и укорачивается по длительности (поз. 11 на фиг. 3). Полученный короткий импульс широкополосной дисперсионной задержкой вида (1) преобразуется в ЛЧМ-сигнал (поз. 12 на фиг. 3). При этом для ЛЧМ-сигналов, соответствующих излученному и отраженному импульсам, границы диапазона изменения частоты 
, 
, полная девиация 
и их длительности τ совпадают.
ЛЧМ-сигналы, соответствующие излученному и отраженному импульсам, преобразуются в сигнал биений разностной частоты (поз. 13 на фиг. 3).
Далее по разностной частоте 
, равной
где 
- текущая частота ЛЧМ-сигнала, соответствующая излучаемому импульсу, 
- текущая частота ЛЧМ-сигнала, соответствующая отраженному импульсу,
дальность до отражающей поверхности R определяется с помощью соотношения [4]
где c - скорость света, τ - длительность ЛЧМ-сигнала, ΔF - полная девиация.
Для обеспечения скрытности период повторения излучаемых сверхкоротких импульсов изменяют по случайному закону (рандомизируют), при этом максимальная задержка отраженного сигнала не превышает минимального периода следования излучаемых сверхкоротких импульсов.
В результате предлагаемый способ позволяет определять дальность до отражающей поверхности по одному сверхкороткому импульсу излучения с применением одноканальной обработки отраженного сигнала, при этом процесс преобразования излучаемых и отраженных радиоволн, предварительно квантованных по амплитуде и укороченных по длительности, в информативный сигнал в виде сигнала биений разностной частоты проводить без энергозатрат. Излучение и прием импульсов с преобразованием их при обработке в ЛЧМ-сигналы с последующим определением по разностной частоте этих ЛЧМ-сигналов дальности до отражающей поверхности позволяют, по сравнению с прототипом:
- повысить разрешающую способность при широком диапазоне дальностей за счет определения дальности по разностной частоте ЛЧМ-сигналов, соответствующих излучаемому и отраженному сигналам;
- снизить энергетические затраты на получение одного отсчета дальности за счет применения одноканального способа обработки отраженного сигнала.
Таким образом, способ определения дальности обладает существенными преимуществами перед прототипом и аналогом.
Литература
1. Радзиевский В.Г., Трифонов П.А. Обработка сверхширокополосных сигналов и помех. - М.: Радиотехника, 2009, С. 14-18.
2. Щербак Н. Сверхширокополосная радиолокация // Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 3/2002, С. 44.
3. Радиоприемные устройства / Под ред. А.П. Жуковского. - М.: Высш. шк., 1989, С. 247.
4. Справочник по радиолокации / Под ред. М. Сколника, том 3, С. 26.
Claims (5)
1. Способ определения дальности до отражающей поверхности, заключающийся в излучении в направлении отражающей поверхности радиоволн в виде сверхкоротких импульсов и последующем приеме отраженных радиоволн в виде импульсов, отличающийся тем, что небольшую часть излучаемых сверхкоротких импульсов и отраженные импульсы квантуют по амплитуде, укорачивают по длительности, далее используют широкополосную дисперсионную задержку квантованных по амплитуде и укороченных по длительности излучаемых и отраженных импульсов, с помощью которой преобразуют каждый из них в линейно-частотно-модулированные сигналы равной длительности, и используя выражение
где R - дальность до отражающей поверхности, ƒP - разностная частота, с - скорость света, τ - длительность ЛЧМ-сигнала, ΔF - полная девиация,
по сигналу биений разностной частоты этих линейно-частотно-модулированных сигналов определяют дальность до отражающей поверхности, при этом длительность линейно- частотно-модулированных сигналов превышает максимальную задержку отраженного сигнала.
2. Способ определения дальности до отражающей поверхности по п. 1, отличающийся тем, что для обеспечения скрытности период следования излучаемых сверхкоротких импульсов изменяют по случайному закону, при этом максимальная задержка отраженного сигнала не превышает минимального периода следования излучаемых сверхкоротких импульсов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121979A RU2619086C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ определения дальности до отражающей поверхности |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016121979A RU2619086C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ определения дальности до отражающей поверхности |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2619086C1 true RU2619086C1 (ru) | 2017-05-11 |
Family
ID=58715927
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016121979A RU2619086C1 (ru) | 2016-06-02 | 2016-06-02 | Способ определения дальности до отражающей поверхности |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2619086C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697868C1 (ru) * | 2018-05-24 | 2019-08-21 | Михаил Викторович Яковлев | Способ защиты лазерных средств дальнометрирования от оптических помех с фиксированной задержкой по времени |
| RU2748614C1 (ru) * | 2020-07-03 | 2021-05-28 | Андрей Анатольевич Иванцов | Сверхкороткоимпульсное приемно-передающее устройство ближней радиолокации |
| RU2791275C1 (ru) * | 2022-03-16 | 2023-03-07 | Михаил Григорьевич Корягин | Способ обнаружения воздушных объектов при зондировании сверхкороткими радиоимпульсами |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU94037470A (ru) * | 1994-10-06 | 1996-09-10 | НПП "Дальняя связь" | Радиолокатор для измерения малых расстояний до объекта |
| RU2072528C1 (ru) * | 1993-10-08 | 1997-01-27 | Виктор Васильевич Пицык | Способ определения дальности до отражающей поверхности |
| RU2145092C1 (ru) * | 1985-12-04 | 2000-01-27 | Открытое акционерное общество "Фазотрон-научно-исследовательский институт радиостроения" | Способ измерения дальности |
| US20100149021A1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-17 | Thales Nederland B.V. | Apparatus for estimating the height at which a target flies over a reflective surface |
| US20130113644A1 (en) * | 2010-07-14 | 2013-05-09 | Hitachi, Ltd. | Measurement Device |
-
2016
- 2016-06-02 RU RU2016121979A patent/RU2619086C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2145092C1 (ru) * | 1985-12-04 | 2000-01-27 | Открытое акционерное общество "Фазотрон-научно-исследовательский институт радиостроения" | Способ измерения дальности |
| RU2072528C1 (ru) * | 1993-10-08 | 1997-01-27 | Виктор Васильевич Пицык | Способ определения дальности до отражающей поверхности |
| RU94037470A (ru) * | 1994-10-06 | 1996-09-10 | НПП "Дальняя связь" | Радиолокатор для измерения малых расстояний до объекта |
| US20100149021A1 (en) * | 2008-12-17 | 2010-06-17 | Thales Nederland B.V. | Apparatus for estimating the height at which a target flies over a reflective surface |
| US20130113644A1 (en) * | 2010-07-14 | 2013-05-09 | Hitachi, Ltd. | Measurement Device |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЩЕРБАК Н. Сверхширокополосная радиолокация. Электроника: Наука, Технология, Бизнес, 3/2002, с.44. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2697868C1 (ru) * | 2018-05-24 | 2019-08-21 | Михаил Викторович Яковлев | Способ защиты лазерных средств дальнометрирования от оптических помех с фиксированной задержкой по времени |
| RU2748614C1 (ru) * | 2020-07-03 | 2021-05-28 | Андрей Анатольевич Иванцов | Сверхкороткоимпульсное приемно-передающее устройство ближней радиолокации |
| RU2791275C1 (ru) * | 2022-03-16 | 2023-03-07 | Михаил Григорьевич Корягин | Способ обнаружения воздушных объектов при зондировании сверхкороткими радиоимпульсами |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9063225B2 (en) | High resolution Doppler collision avoidance radar | |
| JP5871559B2 (ja) | レーダ装置 | |
| KR101135982B1 (ko) | 주파수 변조 연속파 레이다에서 간섭 제거를 위한 시스템 간 동기화 방법 | |
| US11029402B2 (en) | Wideband ground penetrating radar system and method | |
| RU2553272C1 (ru) | Способ измерения дальности и радиальной скорости в рлс с зондирующим составным псевдослучайным лчм импульсом | |
| RU2017122646A (ru) | Способ измерения дальности и радиальной скорости в РЛС с зондирующим составным псевдослучайным ЛЧМ импульсом | |
| US20260104493A1 (en) | Light control device, light control method and program | |
| RU2382380C1 (ru) | Способ нелинейной радиолокации | |
| RU2526850C2 (ru) | Способ получения радиолокационного изображения участка земной поверхности и радиолокационная станция с синтезированной апертурой антенны (варианты) | |
| RU2637817C1 (ru) | Способ определения дальности до поверхности земли | |
| RU2679597C1 (ru) | Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции при обнаружении воздушной цели - носителя станций радиотехнической разведки и активных помех | |
| Galati et al. | Generation of pseudo-random sequences for noise radar applications | |
| RU2685702C1 (ru) | Способ определения дальности до поверхности земли | |
| RU2694891C1 (ru) | Способ функционирования импульсно-доплеровской бортовой радиолокационной станции истребителя при обеспечении энергетической скрытности её работы на излучение | |
| RU2589036C1 (ru) | Радиолокатор с непрерывным шумовым сигналом и способ расширения диапазона измеряемых дальностей в радиолокаторе с непрерывным сигналом | |
| RU2011153529A (ru) | Способ обеспечения постоянной разрешающей способности по дальности в импульсной радиолокационной станции с квазислучайной фазовой модуляцией | |
| US8639462B2 (en) | Method and system for determining the time-of-flight of a signal | |
| JP5004139B2 (ja) | レーダ装置 | |
| RU2534222C1 (ru) | Способ обнаружения малозаметных подвижных объектов | |
| RU90222U1 (ru) | Групповой параметрический рассеиватель | |
| RU2717233C1 (ru) | Способ определения дальности до поверхности земли | |
| RU2414721C1 (ru) | Способ радиолокационного измерения скорости объекта | |
| KR101675827B1 (ko) | 다중 샘플링을 이용한 uwb 레이더 수신 장치 | |
| RU2533198C1 (ru) | Способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции | |
| RU2822284C1 (ru) | Способ импульсно-доплеровской радиолокации и устройство с автодинным приёмопередатчиком для контроля двух зон селекции цели по дальности |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190418 |