RU2292563C2 - Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization - Google Patents
Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2292563C2 RU2292563C2 RU2005107516/09A RU2005107516A RU2292563C2 RU 2292563 C2 RU2292563 C2 RU 2292563C2 RU 2005107516/09 A RU2005107516/09 A RU 2005107516/09A RU 2005107516 A RU2005107516 A RU 2005107516A RU 2292563 C2 RU2292563 C2 RU 2292563C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- strobe
- antenna
- output
- azimuth
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 21
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 20
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 16
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 2
- 240000007320 Pinus strobus Species 0.000 abstract description 42
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 238000012552 review Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы при определении параметров траектории объектов с помощью обзорных радиолокационных станций (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР), имеющей одномерное фазовое электронное сканирование по углу места, частотную чувствительность азимутального положения луча и осуществляющей механическое вращение по азимуту.The invention relates to the field of radar and can be used to determine the parameters of the trajectory of objects using survey radars with a phased array (PAR), which has a one-dimensional phase electron scan in elevation, the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam and performing mechanical rotation in azimuth .
Известен способ обнаружения и сопровождения параметра объекта, включающий обнаружение и измерение параметра объекта, экстраполяцию значения параметра на постоянный интервал времени, измерение параметра через этот интервал времени, следующую экстраполяцию параметра, измерение параметра и т.д. (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М.: Сов. радио, 1970, с.197-213). При этом под сопровождаемым параметром объекта понимается координата объекта.A known method for detecting and tracking an object parameter, including detecting and measuring an object parameter, extrapolating the parameter value to a constant time interval, measuring the parameter through this time interval, the next extrapolation of the parameter, measuring the parameter, etc. (Theoretical Foundations of Radar, under the editorship of Ya.D. Shirman, M .: Sov. Radio, 1970, p .97-213). In this case, the object parameter followed is understood as the coordinate of the object.
Известна обзорная РЛС с постоянным периодом обращения к объекту, равным периоду обзора РЛС, содержащая антенну, последовательно соединенные передатчик, антенный переключатель, приемник и оконечное устройство, а также синхронизатор, при этом сигнальный вход/выход антенны соединен со входом/выходом антенного переключателя, а координатный ее выход - со вторым входом оконечного устройства, первый и второй выходы синхронизатора соединены соответственно со входом передатчика и с третьим входом оконечного устройства (Теоретические основы радиолокации, под ред. В.Е.Дулевича, М.: Сов. радио, 1978, с.19, рис.1.5а).Known radar with a constant period of access to the object, equal to the period of the radar, containing an antenna, serially connected transmitter, antenna switch, receiver and terminal device, as well as a synchronizer, while the signal input / output of the antenna is connected to the input / output of the antenna switch, and its coordinate output is with the second input of the terminal device, the first and second outputs of the synchronizer are connected respectively to the input of the transmitter and to the third input of the terminal device (Theoretical Foundations of diolocation, under the editorship of V.E.Dulevich, M .: Sov. radio, 1978, p.19, fig. 1.5a).
Недостатком способа и реализующего его устройства является значительное возрастание ошибок сопровождения параметра при увеличении скорости изменения его величины.The disadvantage of the method and the device that implements it is a significant increase in the error of tracking the parameter with an increase in the rate of change of its value.
Наиболее близким к заявляемому является способ обнаружения и сопровождения траектории объекта с помощью обзорной радиолокационной станции с фазированной антенной решеткой, имеющей одномерное электронное сканирование по углу места и осуществляющей механическое вращение по азимуту, включающий излучение зондирующего сигнала на несущей частоте f0, обнаружение объекта в процессе осмотра зоны обзора, вычисление границ строба захвата, осмотр его через постоянный, равный периоду обзора, интервал времени Т, первоначальную оценку параметров траектории объекта, вычисление границ строба сопровождения, осмотр его через постоянный, равный периоду обзора, интервал времени Т, оценку параметров траектории объекта, вычисление границ следующего строба сопровождения и т.д. (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.198-200).Closest to the claimed one is a method for detecting and tracking the trajectory of an object using a surveillance radar with a phased array, having a one-dimensional electronic scan in elevation and performing mechanical rotation in azimuth, including the emission of a probe signal at a carrier frequency f 0 , detecting an object during inspection viewing areas, calculating the boundaries of the capture gate, inspecting it through a constant equal to the viewing period, time interval T, initial estimation of parameters the trajectory of the object, calculating the boundaries of the tracking strobe, inspecting it through a constant equal to the viewing period, the time interval T, estimating the parameters of the trajectory of the object, calculating the boundaries of the next tracking strobe, etc. (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p.198-200).
Под стробом захвата понимается область пространства с центром в точке обнаружения объекта, в которой с достаточно высокой вероятностью будет находиться объект, движущийся в неизвестном направлении с максимально возможной для него скоростью через время, равное периоду обращения к объекту (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.199).A capture strobe is understood to be a region of space centered at the point of detection of the object, in which, with a fairly high probability, there will be an object moving in an unknown direction with the maximum possible speed over time equal to the period of access to the object (Kuzmin S.Z. Fundamentals of digital theory processing of radar information. M: Sov. radio, 1974, p. 199).
Под стробом сопровождения понимается область в пространстве, в которой с достаточно высокой вероятностью будет находиться объект, движущийся в направлении и со скоростью, экстраполированными на основе предыдущих данных об объекте, через время, равное периоду обращения к объекту (там же).A tracking strobe is understood to mean a region in space in which, with a sufficiently high probability, there will be an object moving in the direction and with speed extrapolated based on previous data about the object, after a time equal to the period of access to the object (ibid.).
Устройством, наиболее близким к заявляемому, является обзорная РЛС, содержащая (фиг.1) антенну 1, устройство управления лучом 2, выход которого соединен с антенной 1, последовательно соединенные передатчик 3, антенный переключатель 4, приемник 5 и вычислитель 6, а также синхронизатор 7, при этом сигнальный вход/выход антенны 1 соединен со входом/выходом антенного переключателя 4, а координатный ее выход - со вторым входом вычислителя 6, четыре выхода синхронизатора 7 соединены соответственно со входом устройства управления лучом 2, входом передатчика 3, вторым входом приемника 5 и с третьим входом вычислителя 6 (Монзинго Р.А., Миллер Т.У. Адаптивные антенные решетки: Введение в теорию: Пер с англ. - М.: Радио и связь, 1986, стр.19).The device closest to the claimed one is a surveillance radar containing (Fig. 1)
В качестве антенны 1 в РЛС используется ФАР с одномерным электронным сканированием по углу места и механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.138).As the
В РЛС осуществляется электронное (быстрое) перемещение игольчатого луча по углу места и относительно медленное его перемещение по азимуту за счет вращения антенны (Теоретические основы радиолокации. Под ред. В.Е.Дулевича, с.187, абз.5). Период обращения к объекту при его обнаружении и сопровождении равен периоду обзора и практически не может быть изменен.The radar implements electronic (fast) movement of the needle beam along the elevation angle and its relatively slow movement in azimuth due to the rotation of the antenna (Theoretical Foundations of Radar. Edited by V.E.Dulevich, p.187, para. 5). The period of access to the object during its detection and maintenance is equal to the period of the review and can hardly be changed.
Недостатком наиболее близких технических решений является значительное увеличение размеров стробов при обнаружении и сопровождении траектории скоростных и маневрирующих объектов. В увеличенные стробы, кроме сопровождаемых объектов, попадают и объекты, случайно оказавшиеся в этой области. В результате формируется большое количество траекторий, в том числе ложных, происходит перегрузка системы обработки радиолокационной информации, уменьшается пропускная способность РЛС.The disadvantage of the closest technical solutions is a significant increase in the size of the gates when detecting and tracking the trajectory of high-speed and maneuvering objects. In the enlarged gates, in addition to the accompanying objects, objects that accidentally find themselves in this area fall. As a result, a large number of trajectories, including false ones, are formed, the radar information processing system is overloaded, and the radar throughput is reduced.
Увеличение стробов при обнаружении и сопровождении траектории скоростных и маневрирующих объектов происходит из-за большого интервала времени между двумя последовательными обращениями к объекту, который равен периоду обзора РЛС. В современных обзорных РЛС период обзора равен 6-12 с и он не может быть существенно сокращен, так как определяется скоростью вращения антенны, а максимальная скорость вращения антенны ограничена. Скоростные и интенсивно маневрирующие объекты за этот интервал времени проходят значительное расстояние, поэтому для их обнаружения требуются стробы больших размеров.The increase in gates when detecting and tracking the trajectory of high-speed and maneuvering objects occurs due to the large time interval between two consecutive calls to the object, which is equal to the radar viewing period. In modern surveillance radars, the review period is 6-12 s and it cannot be significantly reduced, since it is determined by the antenna rotation speed, and the maximum antenna rotation speed is limited. High-speed and intensively maneuvering objects travel a considerable distance over this time interval, therefore large strobes are required to detect them.
Заявляемое изобретение направлено на устранение указанного недостатка.The invention is aimed at eliminating this drawback.
Решаемой задачей (техническим результатом), таким образом, является уменьшение размеров стробов за счет уменьшения интервала времени между последовательными обращениями к объекту при обнаружении и сопровождении его траектории с помощью обзорной РЛС с ФАР, имеющей одномерное фазовое электронное сканирование по углу места, частотную чувствительность азимутального положения луча и осуществляющей механическое вращение по азимуту.The problem being solved (technical result), therefore, is to reduce the size of the gates by reducing the time interval between consecutive accesses to the object when its trajectory is detected and tracked using a surveillance radar with a headlamp having a one-dimensional phase electron scan in elevation, frequency sensitivity of the azimuthal position beam and performing mechanical rotation in azimuth.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе обнаружения и сопровождения траектории объекта с помощью обзорной радиолокационной станции с фазированной антенной решеткой, имеющей одномерное фазовое электронное сканирование по углу места, частотную чувствительность азимутального положения луча и осуществляющей механическое вращение по азимуту, включающем излучение зондирующего сигнала на несущей частоте f0, обнаружение объекта в процессе осмотра зоны обзора, вычисление границ строба захвата, осмотр его через интервал времени, первоначальную оценку параметров траектории объекта, вычисление границ строба сопровождения, осмотр его через интервал времени, оценку параметров траектории объекта, вычисление границ следующего строба сопровождения и т.д., согласно изобретению, интервалы времени между осмотрами стробов Тi выбирают такими, чтобы отклонения луча при осмотре строба не превышали возможности ФАР по смещению луча за счет частотной чувствительности его азимутального положения, т.е. из условияThe specified technical result is achieved by the fact that in the method of detecting and tracking the trajectory of an object using a surveillance radar with a phased antenna array having a one-dimensional phase electron scan in elevation, the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam and performing mechanical rotation in azimuth, including the radiation of the probe signal at carrier frequency f 0 , object detection during the inspection of the field of view, calculation of the boundaries of the capture gate, inspection through time shaft, initial assessment of the parameters of the object trajectory, calculation of the boundaries of the tracking strobe, inspection of it at a time interval, evaluation of the parameters of the trajectory of the object, calculation of the boundaries of the next tracking strobe, etc., according to the invention, the time intervals between inspections of the strobe T i are chosen so that deviations of the beam during the inspection of the strobe did not exceed the ability of the PAR to move the beam due to the frequency sensitivity of its azimuthal position, i.e. from the condition
где i - порядковый номер обращения к объекту;where i is the serial number of the access to the object;
Δβmax (град) - наибольшее значение смещения луча по азимуту, достигаемое за счет частотной чувствительности азимутального положения луча;Δβ max (deg) - the largest value of the beam displacement in azimuth, achieved due to the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam;
ωi (град/с) - угловая скорость вращения ФАР,ω i (deg / s) is the angular velocity of rotation of the PAR,
при этом несущую частоту зондирующего сигнала при осмотре каждого направления строба устанавливают в зависимости от осматриваемого направления строба:while the carrier frequency of the probe signal when examining each direction of the strobe is set depending on the direction of the strobe being examined:
fj=f0±Δβj/K,f j = f 0 ± Δβ j / K,
где Δβj (град) - угловое смещение по азимуту j-го направления строба относительно положения луча при излучении зондирующего сигнала на несущей частоте f0, j=1, 2, ..., n, n - количество осматриваемых направлений по азимуту в стробе, Δβj≤Δβmax;where Δβ j (deg) is the angular displacement in azimuth of the jth direction of the strobe relative to the position of the beam when the probe signal is emitted at the carrier frequency f 0 , j = 1, 2, ..., n, n is the number of directions to be examined in azimuth in the strobe , Δβ j ≤Δβ max ;
К (град/МГц) - значение частотной чувствительности азимутального положения луча.K (deg / MHz) - the value of the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam.
Указанный технический результат достигается также тем, что в обзорной радиолокационной станции, содержащей антенну, устройство управления лучом, выход которого соединен с антенной, последовательно соединенные передатчик, антенный переключатель, приемник и вычислитель, а также синхронизатор, при этом сигнальный вход/выход антенны соединен со входом/выходом антенного переключателя, а координатный ее выход - со вторым входом вычислителя, четыре выхода синхронизатора соединены соответственно со входом устройства управления лучом, входом передатчика, вторым входом приемника и с третьим входом вычислителя, согласно изобретению, введены второй вход устройства управления лучом, второй вход передатчика, третий вход приемника и два выхода вычислителя, при этом первый выход вычислителя соединен со вторым входом передатчика и третьим входом приемника, а второй его выход - со вторым входом устройства управления лучом.The specified technical result is also achieved by the fact that in a survey radar station containing an antenna, a beam control device, the output of which is connected to the antenna, a transmitter, an antenna switch, a receiver and a transmitter, and a synchronizer are connected in series, while the antenna signal input / output is connected to the input / output of the antenna switch, and its coordinate output is with the second input of the calculator, the four outputs of the synchronizer are connected respectively to the input of the beam control device, input the transmitter, the second input of the receiver and with the third input of the transmitter, according to the invention, introduced the second input of the beam control device, the second input of the transmitter, the third input of the receiver and two outputs of the computer, the first output of the computer connected to the second input of the transmitter and the third input of the receiver, and the second its output is with the second input of the beam control device.
Указанный технический результат достигается также тем, что:The specified technical result is also achieved by the fact that:
- передатчик содержит m последовательно соединенных задающих генераторов и ключей, при этом соединенные между собой синхровходы задающих генераторов, подмодулятора и второго подмодулятора образуют первый вход передатчика, соединенные между собой вторые входы ключей образуют второй его вход, соединенные между собой выходы ключей соединены со входом усилителя мощности;- the transmitter contains m series-connected master oscillators and keys, while the interconnected clock inputs of the master oscillators, the submodulator and the second submodulator form the first input of the transmitter, the second key inputs interconnected form its second input, the interconnected key outputs are connected to the input of the power amplifier ;
- приемник содержит m последовательно соединенных гетеродинов и ключей, при этом соединенные между собой выходы ключей соединены со вторым входом смесителя, соединенные между собой синхровходы гетеродинов образуют второй вход приемника, соединенные между собой вторые входы ключей образуют третий его вход.- the receiver contains m series-connected local oscillators and keys, while the interconnected outputs of the keys are connected to the second input of the mixer, the interconnected clock inputs of the local oscillators form the second input of the receiver, the interconnected second inputs of the keys form its third input.
Суть предлагаемого технического решения состоит в следующем.The essence of the proposed technical solution is as follows.
Как уже отмечалось, недостатком наиболее близких технических решений является значительное увеличение размеров стробов при обнаружении и сопровождении траектории скоростных и маневрирующих объектов, которое происходит из-за большого интервала времени между двумя последовательными обращениями к объекту. Вследствие ограниченной максимальной скорости вращения антенны и больших размеров зоны обзора этот интервал времени за счет увеличения скорости вращения антенны для таких РЛС принципиально не может быть существенно уменьшен.As already noted, the drawback of the closest technical solutions is a significant increase in the size of the gates when detecting and tracking the trajectory of high-speed and maneuvering objects, which occurs due to the large time interval between two consecutive calls to the object. Due to the limited maximum antenna rotation speed and large viewing area, this time interval due to an increase in the antenna rotation speed for such radars cannot be substantially reduced.
Особенно сильно этот недостаток проявляется в случае, когда среди объектов присутствуют скоростные (более 2 км/с) и интенсивно маневрирующие объекты. Стробы захвата и стробы сопровождения траектории при этом оказываются весьма значительных размеров, что приводит к формированию большого количества траекторий, в том числе ложных, к перепутыванию траекторий. В результате происходит перегрузка системы обработки РЛИ и уменьшение пропускной способности РЛС.This drawback is especially pronounced when high-speed (over 2 km / s) and intensively maneuvering objects are present among the objects. In this case, the capture strobes and trajectory tracking gates turn out to be of very significant size, which leads to the formation of a large number of trajectories, including false ones, to entanglement of trajectories. As a result, the radar processing system is overloaded and the radar throughput is reduced.
ФАР волноводного типа с одномерным фазовым электронным сканированием по углу места и механическим вращением по азимуту обладает свойством, называемым частотной чувствительностью углового (в данном случае азимутального) положения луча (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.278-283). Это свойство заключается в изменении положения луча антенны по азимуту при изменении несущей частоты зондирующего сигнала. Указанное свойство такой ФАР обычно считается ее недостатком, так как, например, при защите от прицельных активных помех, когда применяется перестройка несущей частоты зондирующего сигнала, происходит изменение углового положения луча и зона обзора РЛС искажается.A waveguide-type headlamp with one-dimensional phase electron scanning in elevation and mechanical rotation in azimuth has a property called the frequency sensitivity of the angular (in this case, azimuthal) position of the beam (Radar Reference. Edited by M. Skolnik, vol. 2, - M. : Sov. Radio, 1977, p. 278-283). This property consists in changing the position of the antenna beam in azimuth when the carrier frequency of the probe signal changes. The indicated property of such a headlamp is usually considered to be its drawback, since, for example, when protecting against impact active interference, when the carrier frequency of the probing signal is tuned, the angular position of the beam changes and the radar field of view is distorted.
Чувствительность антенны к изменению несущей частоты зондирующего сигнала определятся в виде отношения (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.278, формула (6)):The sensitivity of the antenna to a change in the carrier frequency of the probe signal is determined as a ratio (Radar Reference. Edited by M. Skolnik, vol. 2, - M .: Sov. Radio, 1977, p. 278, formula (6)):
где Δβ - угловое смещение положения луча по азимуту;where Δβ is the angular displacement of the beam in azimuth;
β - положение луча относительно нормали к антенне;β is the position of the beam relative to the normal to the antenna;
Δf0 - изменение несущей частоты зондирующего сигнала;Δf 0 - change in the carrier frequency of the probe signal;
f0 - несущая частота зондирующего сигнала;f 0 is the carrier frequency of the probe signal;
S - длина проводника, соединяющего соседние излучающие элементы решетки;S is the length of the conductor connecting the adjacent radiating elements of the grating;
а - размер широкой стенки волновода;a is the size of the wide wall of the waveguide;
с - скорость распространения электромагнитных колебаний в свободном пространстве;c is the propagation velocity of electromagnetic waves in free space;
d - расстояние между соседними излучающими элементами решетки;d is the distance between adjacent radiating elements of the grating;
k - целое число.k is an integer.
Для конкретной ФАР частотная чувствительность положения луча по азимуту представляет собой известную постоянную величину, имеющую размерность град/МГц (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.281, Таблица 1). Значение частотной чувствительности азимутального положения луча для конкретной ФАР (правую часть выражения (1)) обозначим К.For a specific PAR, the frequency sensitivity of the beam position in azimuth is a known constant value having a degree of deg / MHz (Radar Reference. Edited by M. Skolnik, vol. 2, - M .: Sov. Radio, 1977, p. 281, Table 1). The value of the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam for a specific PAR (the right side of expression (1)) is denoted by K.
В заявляемом изобретении частотная чувствительность азимутального положения луча ФАР используется для быстрого обращения к объекту в стробе захвата и сопровождения траектории объекта.In the claimed invention, the frequency sensitivity of the azimuthal position of the headlamp beam is used to quickly access the object in the capture gate and follow the trajectory of the object.
Так как период обращения к объекту зависит от скорости вращения антенны, то в процессе обнаружения и сопровождения траектории объекта для расчета экстраполированного положения объекта и размеров стробов необходимо каждый раз (i - номер обращения к объекту при сопровождении траектории) определять величину интервала обращения к объекту Тi. Интервалы Тi выбирают таким образом, чтобы отклонения луча при осмотре строба не превышали возможности ФАР по смещению луча за счет частотной чувствительности его азимутального положения, т.е. из условияSince the period of access to the object depends on the speed of rotation of the antenna, in the process of detecting and tracking the trajectory of the object to calculate the extrapolated position of the object and the size of the strobe, it is necessary each time (i is the number of access to the object when tracking the trajectory) to determine the value of the interval of access to the object T i . The intervals T i are chosen in such a way that the deflection of the beam during inspection of the strobe does not exceed the ability of the PAR to shift the beam due to the frequency sensitivity of its azimuthal position, i.e. from the condition
где Δβmax (град) - наибольшее значение смещения луча по азимуту, достигаемое за счет частотной чувствительности азимутального положения луча;where Δβ max (deg) is the largest value of the beam displacement in azimuth, achieved due to the frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam;
ωi (град/с) - угловая скорость вращения ФАР при i-м обращении к объекту.ω i (deg / s) is the angular velocity of the headlamp during the i-th access to the object.
После того, как положение и размеры строба (захвата или сопровождения) определены, при следующем обращении к объекту производится осмотр строба. Осмотр строба осуществляется в процессе осмотра зоны обзора (которая осматривается на частоте f0), поэтому для обращения к стробу необходимо отклонить луч по азимуту от его положения при осмотре зоны обзора. Пусть для фиксированного угла места количество направлений в стробе равно n (j - номер направления в стробе, j=1, ..., n), а смещение по азимуту j-го направления в стробе относительно положения луча на несущей частоте f0 равно Δβj. Тогда для отклонения луча необходимо изменить несущую частоту зондирующего сигнала, увеличивая или уменьшая ее на величину Δβj/К, т.е. устанавливают несущую частоту равнойAfter the position and dimensions of the strobe (capture or tracking) are determined, the next time the object is accessed, the strobe is inspected. Inspection of the strobe is carried out during the inspection of the viewing area (which is examined at a frequency f 0 ), therefore, to access the strobe, it is necessary to deflect the beam in azimuth from its position when inspecting the viewing area. Let for a fixed elevation angle the number of directions in the strobe is n (j is the direction number in the strobe, j = 1, ..., n), and the azimuthal offset of the jth direction in the strobe relative to the position of the beam at the carrier frequency f 0 is Δβ j . Then, to deflect the beam, it is necessary to change the carrier frequency of the probe signal, increasing or decreasing it by Δβ j / K, i.e. set the carrier frequency to
В результате луч смещается по азимуту и оказывается в требуемом (j-м) направлении строба.As a result, the beam is shifted in azimuth and is in the desired (j-th) direction of the strobe.
Так как период обращения к объекту выбран в соответствии с (2), то отклонение луча не превышает возможности ФАР по смещению луча за счет азимутальной чувствительности, т.е. выполняется условие Δβj≤Δβmax.Since the period of access to the object is selected in accordance with (2), the deviation of the beam does not exceed the ability of the PAR to shift the beam due to azimuthal sensitivity, i.e. the condition Δβ j ≤Δβ max .
Таким образом, обращение к объекту (осмотр строба захвата) осуществляется через весьма небольшой интервал времени после обнаружения объекта, значительно меньший, чем период обзора. При необходимости, возникающей, например, для уменьшения ошибок экстраполяции при маневре объекта, таким же образом осматривается и строб сопровождения. В результате при обнаружении и сопровождении траекторий объектов размеры стробов значительно уменьшаются, т.е. достигается заявляемый результат.Thus, access to the object (inspection of the capture gate) is carried out after a very short time interval after the detection of the object, significantly less than the review period. If necessary, arising, for example, to reduce extrapolation errors during the maneuver of the object, the tracking strobe is examined in the same way. As a result, when detecting and tracking the trajectories of objects, the size of the gates decreases significantly, i.e. The claimed result is achieved.
Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.The invention is illustrated by the following drawings.
Фиг.1 - блок-схема обзорной РЛС, реализующей наиболее близкий способ обнаружения и сопровождения траектории цели.Figure 1 is a block diagram of a surveillance radar that implements the closest method for detecting and tracking the trajectory of a target.
Фиг.2 - блок-схема заявляемой обзорной РЛС.Figure 2 is a block diagram of the inventive surveillance radar.
Фиг.3 - блок-схема передатчика 3 заявляемой РЛС.Figure 3 - block diagram of the
Фиг.4 - блок-схема приемника 5 заявляемой РЛС.Figure 4 - block diagram of the receiver 5 of the inventive radar.
Фиг.5 - блок-схема синхронизатора 7.5 is a block diagram of a synchronizer 7.
Заявляемая обзорная радиолокационная станция (фиг.2) содержит антенну 1, устройство управления лучом 2, выход которого соединен с антенной 1, последовательно соединенные передатчик 3, антенный переключатель 4, приемник 5 и вычислитель 6, а также синхронизатор 7, при этом сигнальный вход/выход антенны 1 соединен со входом/выходом антенного переключателя 4, а координатный ее выход - со вторым входом вычислителя 6, четыре выхода синхронизатора 7 соединены соответственно со входом устройства управления лучом 2, входом передатчика 3, вторым входом приемника 5 и с третьим входом вычислителя 6, первый выход вычислителя 6 соединен со вторым входом передатчика 3 и третьим входом приемника 5, а второй его выход - со вторым входом устройства управления лучом 2.The inventive surveillance radar station (figure 2) contains an
Передатчик 3 (фиг.3) - многокаскадный импульсный передатчик на клистроне, выполнен на основе известного передатчика (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.278-279, рис.7.2). Включает m (m - количество несущих частот, на которые возможна перестройка передатчика и приемника) последовательно соединенных задающих генераторов 8 и ключей 26, а также последовательно соединенные усилитель мощности 9, умножитель частоты 10, усилитель мощности 11, генератор СВЧ 12, последовательно соединенные подмодулятор 13 и импульсный модулятор 14, последовательно соединенные импульсный модулятор 15 и импульсный модулятор 16, последовательно соединенные подмодулятор 17 и импульсный модулятор 18, при этом второй выход подмодулятора 13, выход импульсного модулятора 14, второй выход импульсного модулятора 15, выход импульсного модулятора 16 и выход импульсного модулятора 18 соединены соответственно со входом импульсного модулятора 15, вторым входом усилителя мощности 9, вторым входом усилителя мощности 11, вторым входом умножителя частоты 10 и вторым входом генератора СВЧ 12, соединенные между собой синхровходы задающих генераторов 8, подмодулятора 13 и подмодулятора 17 образуют первый вход передатчика 3, соединенные между собой вторые входы ключей 26 образуют второй его вход, соединенные между собой выходы ключей 26 соединены со входом усилителя мощности 9, выход генератора СВЧ 12 является выходом передатчика 3.Transmitter 3 (Fig. 3) - a multi-stage pulse transmitter on a klystron, made on the basis of a well-known transmitter (A.M. Pedak et al. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military Publishing House, 1967, p.278 -279, Fig. 7.2). It includes m (m is the number of carrier frequencies for which the transmitter and receiver can be tuned) of serially connected master oscillators 8 and
Приемник 5 (фиг.4) - супергетеродинный приемник, выполнен на основе известного приемника (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.343-344, рис.8.1). Содержит m последовательно соединенных гетеродинов 19 и ключей 27, а также последовательно соединенные входное устройство 20, вход которого является первым входом приемника 5, усилитель высокой частоты 21, смеситель 22, усилитель промежуточной частоты 23, детектор 24 и усилитель низкой частоты 25, выход которого является выходом приемника 5, при этом соединенные между собой выходы ключей 27 соединены со вторым входом смесителя 22, соединенные между собой синхровходы гетеродинов 19 образуют второй вход приемника 5, соединенные между собой вторые входы ключей 27 образуют третий его вход.Receiver 5 (figure 4) is a superheterodyne receiver, made on the basis of a well-known receiver (A.M. Pedak and others. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military publishing house, 1967, S. 343-344, fig. 8.1). Contains m series-connected
Заявляемая обзорная РЛС выполнена на следующих функциональных элементах.The inventive surveillance radar is made on the following functional elements.
Антенна 1 - ФАР с одномерным фазовым электронным сканированием по углу места, частотной чувствительностью азимутального положения луча и механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.138).Antenna 1 - PAR with one-dimensional phase electronic scanning along the elevation, frequency sensitivity of the azimuthal position of the beam and mechanical rotation in azimuth (Radar Reference. Edited by M. Skolnik, vol. 2, - M .: Sov. Radio, 1977, p .138).
Устройство управления лучом 2 - цифровой вычислитель, реализующий известный алгоритм расчета распределения состояний фазовращателей в полотне ФАР и формирования луча в заданном направлении по углу места (Справочник по радиолокации. Под ред. М. Сколника, т.2, - М.: Сов. радио, 1977, с.141-143).
Антенный переключатель 4 - балансный антенный переключатель на базе циркулятора (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, с.166-168).Antenna switch 4 - balanced antenna switch based on a circulator (A.M. Pedak et al. Guide to the basics of radar technology. Edited by V.V. Druzhinin. Military publishing house, 1967, p.166-168).
Вычислитель 6 - цифровой вычислитель. В вычислителе 6 реализуется известный алгоритм обнаружения и сопровождения траектории объекта (Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Сов. радио, 1974, с.285-287). При этом в вычислителе 6 осуществляются следующие операции:Calculator 6 is a digital calculator. Computer 6 implements a well-known algorithm for detecting and tracking the trajectory of an object (Kuzmin S.Z. Fundamentals of the theory of digital processing of radar information. M: Sov. Radio, 1974, p. 285-287). In this case, in the calculator 6, the following operations are carried out:
- расчет интервалов обращения к объекту Тi (i=1, 2, ...) с учетом возможности ФАР по смещению луча за счет азимутальной чувствительности, т.е. из условия (2);- the calculation of the intervals of access to the object T i (i = 1, 2, ...), taking into account the possibility of the PAR on the beam displacement due to azimuthal sensitivity, i.e. from condition (2);
- расчет положения и размеров строба захвата/сопровождения;- calculation of the position and size of the capture / tracking strobe;
- расчет несущей частоты fj для перемещения луча в j-e направление строба захвата/сопровождения в соответствии с выражением (3);- calculation of the carrier frequency f j for moving the beam in je direction of the capture / tracking strobe in accordance with expression (3);
- осмотр строба захвата/сопровождения;- inspection of the capture / tracking gate;
- оценка параметров траектории, сглаживание и экстраполяция параметров траектории объекта.- assessment of the trajectory parameters, smoothing and extrapolation of the parameters of the trajectory of the object.
В вычислителе 6 осуществляются также:In the calculator 6 are also carried out:
- расчет и выдача команд разрешения и запрета перемещения луча по углу места при осмотре зоны обзора и строба;- Calculation and issuance of commands to allow and prohibit the beam from moving along the elevation angle when examining the viewing area and strobe;
- выдача команд в передатчик и приемник на осмотр зоны обзора на несущей частоте f0 при работе вне стробов.- issuing commands to the transmitter and receiver to inspect the field of view at the carrier frequency f 0 when working outside the gates.
Синхронизатор 7 (фиг.5) выполнен на основе задающего генератора 28 и последовательно соединенной с ним цепочки делителей частоты 29 (Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). Под ред. В.В.Григорина-Рябова, с.602-603).The synchronizer 7 (Fig. 5) is based on a
Задающие генераторы 8, 28, гетеродины 19 - с кварцевой стабилизацией частоты.The
Ключи 26, 27 - цифровые ключи (Интегральные микросхемы. Справочник под ред. Б.В.Тарабрина, М., «Радио и связь», 1984).
Заявляемая обзорная РЛС работает следующим образом.The inventive surveillance radar operates as follows.
В процессе обзора зоны по сигналам устройства управления лучом 2 осуществляется электронное перемещение игольчатого луча антенны 1 по углу места, за счет вращения антенны 1 происходит его перемещение по азимуту. При этом с первого выхода вычислителя 6 на второй вход передатчика 3 для каждого положения зоны обзора поступают сигналы, пропорциональные значению несущей частоты f0. По этому сигналу один из ключей 26 передатчика 3 открывается и подключает задающий генератор, соответствующий f0. Сигнал с первого выхода вычислителя поступает также и на третий вход приемника 5 и с помощью ключей 27 подключает гетеродин 19, соответствующий той же частоте f0. Таким образом обеспечивается настройка передатчика 3 и приемника 5 на частоту f0. Синхронизация кварцев задающих генераторов 8 и гетеродинов 19 осуществляется с помощью синхроимпульсов, подаваемых от синхронизатора соответственно на первый и второй синхровходы передатчика 3 и приемника 5. Одновременно со второго выхода вычислителя 6 на второй вход устройства управления лучом 2 поступают сигналы, разрешающие перемещение луча по углу места. Высокочастотный сигнал с выхода передатчика 3 через антенный переключатель 4 поступает в антенну 1 и излучается. Таким образом, в каждое направление зоны обзора на несущей частоте f0 излучается зондирующий сигнал.In the process of reviewing the zone according to the signals of the
Отраженный от объекта сигнал через антенну 1 и антенный переключатель 4 поступает в приемник 5, где преобразуется на промежуточную частоту, фильтруется, усиливается. В вычислитель 6 с координатного выхода антенны 1 и с выхода приемника 6 поступают все координаты объекта.The signal reflected from the object through the
В вычислителе 6, исходя из определенного в соответствии с (2) интервала времени между обращениями к объекту Ti, определяются направления в стробе захвата/сопровождения, предназначенные для осмотра. При положении луча, совпадающем по углу места с направлениями в стробе, предназначенными для осмотра, в вычислителе 6 осуществляются вычисления частоты в соответствии с (3), и с первого выхода вычислителя 6 на второй вход передатчика 3 для каждого j-го направления строба поступает сигнал, пропорциональный значению соответствующей несущей частоты fj. По этому сигналу один из ключей 26 передатчика 3 открывается и подключает задающий генератор, соответствующий fj. Сигнал с первого выхода вычислителя поступает также и на третий вход приемника 5 и с помощью одного из ключей 27 подключает гетеродин 19, соответствующий той же частоте fj. Таким образом обеспечивается настройка передатчика 3 и приемника 5 на частоту fj. Одновременно со второго выхода вычислителя 6 на второй вход устройства управления лучом 2 поступают сигналы, запрещающие перемещение луча по углу места. По сигналу от синхронизатора 7 передатчик 3 формирует зондирующий сигнал на несущей частоте fj. Так как зондирующий сигнал излучается на несущей частоте, выбранной исходя из известной величины частотной чувствительности азимутального положения луча антенны (К), то луч отклоняется по азимуту от своего положения при частоте f0 на величину Δβj, выбранную для осмотра j-го положения строба. В результате осматривается j-e направление строба. Таким образом, осматриваются все n направлений строба данного положения по углу места.In the calculator 6, based on the time interval determined in accordance with (2) between calls to the object T i , the directions in the capture / tracking strobe intended for inspection are determined. When the beam position coincides in elevation with the directions in the strobe intended for inspection, the frequency is calculated in calculator 6 in accordance with (3), and a signal is received from the first output of calculator 6 to the second input of
Для осмотра направлений в стробе, соответствующих следующему положению по углу места, со второго выхода вычислителя 6 в устройство управления лучом 2 подается сигнал, разрешающий перемещение луча на один шаг по азимуту, и осматриваются следующие n направлений при другом значении угла места.To inspect the directions in the strobe corresponding to the next position in elevation, a signal is issued from the second output of the calculator 6 to the
По окончании осмотра строба со второго выхода вычислителя 6 на второй вход передатчика 3 и третий вход приемника 5 подается сигнал, соответствующий частоте f0, а со второго выхода вычислителя 6 на второй вход устройства управления лучом 2 подается сигнал, разрешающий перемещение луча по углу места. В результате зондирующий сигнал излучается на частоте f0 и после каждого зондирования луч перемещается по углу места. Т.е. осмотр зоны обзора продолжается в том же порядке, что и до осмотра строба.At the end of the inspection of the strobe from the second output of the calculator 6, the signal corresponding to the frequency f 0 is supplied to the second input of the
Таким образом, обращение к объекту (осмотр стробов) осуществляется через весьма небольшой интервал времени после предыдущего обращения к объекту, значительно меньший, чем период обзора. В результате при обнаружении и сопровождении траекторий объектов размеры стробов значительно уменьшаются, т.е. достигается заявляемый результат.Thus, access to the object (inspection of the gates) is carried out after a very short time interval after the previous access to the object, significantly less than the period of review. As a result, when detecting and tracking the trajectories of objects, the sizes of the gates are significantly reduced, i.e. The claimed result is achieved.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005107516/09A RU2292563C2 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005107516/09A RU2292563C2 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005107516A RU2005107516A (en) | 2006-08-27 |
| RU2292563C2 true RU2292563C2 (en) | 2007-01-27 |
Family
ID=37061100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005107516/09A RU2292563C2 (en) | 2005-03-17 | 2005-03-17 | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2292563C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337373C1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Method for azimuth resolution of moving targets, method for surveillance pulse radar set operation in azimuth resolution mode for moving targets, and radar system for method implementation |
| RU2367973C1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-09-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Измерительных Приборов" /Оао "Нииип"/ | Method for radar surveillance of space (versions) |
| RU2710202C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-12-25 | Иван Васильевич Колбаско | Method for radar detection of a trajectory of a target |
| RU2729704C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-08-11 | Открытое акционерное общество "Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" | Mobile radar station |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2347236C2 (en) * | 2006-09-15 | 2009-02-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" (ОАО "НИИИП") | Method of detection of trajectory of object and radar station for its realisation |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2078352C1 (en) * | 1992-12-08 | 1997-04-27 | Юрий Григорьевич Горохов | Method of tracking of movement of extended object |
| US6355843B1 (en) * | 1998-05-05 | 2002-03-12 | Eli Lilly And Company | Purification of carboxaldehyde |
| RU2218581C2 (en) * | 2002-01-31 | 2003-12-10 | Федеральное государственное предприятие "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" | Method of object detection and tracking |
| WO2004074866A1 (en) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Hitachi, Ltd. | Object monitoring sensor |
-
2005
- 2005-03-17 RU RU2005107516/09A patent/RU2292563C2/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2078352C1 (en) * | 1992-12-08 | 1997-04-27 | Юрий Григорьевич Горохов | Method of tracking of movement of extended object |
| US6355843B1 (en) * | 1998-05-05 | 2002-03-12 | Eli Lilly And Company | Purification of carboxaldehyde |
| RU2218581C2 (en) * | 2002-01-31 | 2003-12-10 | Федеральное государственное предприятие "Научно-исследовательский институт измерительных приборов" | Method of object detection and tracking |
| WO2004074866A1 (en) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Hitachi, Ltd. | Object monitoring sensor |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУЗЬМИН С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации. Москва, Сов. радио, 1974, с.198-200. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337373C1 (en) * | 2007-04-18 | 2008-10-27 | Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" | Method for azimuth resolution of moving targets, method for surveillance pulse radar set operation in azimuth resolution mode for moving targets, and radar system for method implementation |
| RU2367973C1 (en) * | 2008-03-26 | 2009-09-20 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Институт Измерительных Приборов" /Оао "Нииип"/ | Method for radar surveillance of space (versions) |
| RU2710202C1 (en) * | 2019-04-30 | 2019-12-25 | Иван Васильевич Колбаско | Method for radar detection of a trajectory of a target |
| RU2729704C1 (en) * | 2019-09-05 | 2020-08-11 | Открытое акционерное общество "Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" | Mobile radar station |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005107516A (en) | 2006-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102866398B (en) | Method and system for performing moving-target identification by using frequency-modulated continuous-wave radar | |
| CN113985376B (en) | Radar comprehensive display and control excitation system | |
| CN108469607A (en) | Unmanned plane detection radar angle-measuring method based on frequency scan antenna | |
| CN114200411A (en) | A Multi-target Velocity Measurement Extension Method for MIMO Radar | |
| JP5737831B2 (en) | Moving target detection device | |
| RU2292563C2 (en) | Mode of detection and tracking the trajectory of an object and surveillance radar station for its realization | |
| RU2285939C1 (en) | Method for controlling airspace, irradiated by external radiation sources, and radiolocation station for realization of said method | |
| RU2235342C2 (en) | Method for measuring angular coordinates of object and radiolocation station for its realization | |
| US6369748B1 (en) | Radar system mounted on vehicle | |
| RU2092868C1 (en) | Method for radar detection and tracking of objects | |
| RU2304789C1 (en) | Method of radar tracking of object's trajectory | |
| RU2408028C1 (en) | Method for surveillance of radar station zones | |
| RU2306580C1 (en) | Method for measuring angular coordinates of object in process of capture and tracking of trajectory in strobes | |
| CN115856810B (en) | A method and electronic device for reducing minimum detectable speed by dense deflection scanning | |
| RU2362182C1 (en) | Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation | |
| RU2297014C1 (en) | Mode of detection of an object's trajectory | |
| RU2463622C1 (en) | Method of tracking target path | |
| CN107515395A (en) | A Near-distance Target Detection Radar Based on Frequency Stepping Signal | |
| RU2370785C1 (en) | Method of protecting radar station from clutter | |
| RU2274874C1 (en) | Method of measurement of angular coordinate of object and radar station for realization | |
| Gabsteiger et al. | Antenna Model and Simulation Platform for Angle Estimation with a SISO Radar System | |
| RU2581898C1 (en) | Method of measuring angular coordinates of target | |
| RU2345383C1 (en) | Method of radar-tracking detection of trajectory of object which has separated from carrier object | |
| RU2667517C1 (en) | Method of radar location of space (variants) | |
| RU2626407C1 (en) | Radar scanning method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QA4A | Patent open for licensing | ||
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20111216 |