RU2410713C2

RU2410713C2 - Method of detecting range-extended target and device for realising said method

Info

Publication number: RU2410713C2
Application number: RU2009106136/09A
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Винокуров (RU); Владимир Иванович Винокуров; Дмитрий Владимирович Винокуров (RU); Дмитрий Владимирович Винокуров
Original assignee: Владимир Иванович Винокуров; Дмитрий Владимирович Винокуров
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2011-01-27
Also published as: RU2009106136A

Abstract

FIELD: physics, radio.

SUBSTANCE: invention relates to systems for detecting objects by reflecting radio waves from the surface of said objects and can be used in radio location to detect a range-extended target. The technical result is achieved due to possibility of detecting a range-extended target by measuring duration of a signal reflected from a target τ₀, determining the increase in duration of the reflected signal Δτ=τ₀-τ_p, where τ_p is duration of the probing signal, determining the ratio β=Δτ₀/τ_p, where β≥0.01 indicates a range-extended target and β < 0.01 indicates a point target. The device which realises said method has a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver and a detection channel connected in a certain way. The transmitter has a modulator, a microwave oscillator and a first switch; the detection channel has a first delay line, a second switch, a mixer, an intermediate frequency amplifier, a signal duration measuring device, a subtractor, a divider and a threshold device. Components of the transmitter and the detection channel are connected to each other and the rest of the components of the detector in a certain way.

EFFECT: increase in information content.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системам для обнаружения объектов путем отражения от его поверхности радиоволн и может быть использовано в радиолокации для распознавания протяженной по дальности цели.The invention relates to systems for detecting objects by reflection of radio waves from its surface and can be used in radar to recognize a long-range target.

Известен способ распознавания, заключающийся в излучении в сторону цели электромагнитной энергии, приеме отраженных от цели сигналов, распознавании цели по принятому изображению геометрических размеров и конфигурации (патент США №3978480, кл. G01S 9/00, 1974 г.).A known recognition method, which consists in emitting electromagnetic energy towards the target, receiving signals reflected from the target, recognizing the target from the received image of geometric dimensions and configuration (US patent No. 3978480, class G01S 9/00, 1974).

Известно устройство для радиолокационного распознавания целей, содержащее антенну, передатчик, приемник, антенный переключатель и канал распознавания, причем передатчик содержит модулятор, генератор СВЧ и первый ключ, где выход модулятора соединен с первым входом первого ключа и первым выходом передатчика, выход генератора СВЧ соединен со вторым входом первого ключа и вторым выходом передатчика, выход первого ключа является третьим выходом передатчика и соединен с первым входом антенного переключателя, второй вход которого соединен с антенной, а выход со входом приемника; канал распознавания содержит последовательно соединенные линию задержки, второй ключ, смеситель, фильтр низких частот и устройство воспроизведения образа цели, причем вход линии задержки является первым входом канала распознавания и соединен с первым выходом передатчика, второй вход смесителя является вторым входом канала распознавания и соединен со вторым выходом передатчика, второй вход второго ключа является третьим входом канала распознавания и соединен со вторым выходом приемника, первый выход передатчика и выход приемника соединены со входами индикатора кругового обзора РЛС (Небабин В.Г., Сергеев В.В. Методы и техника радиолокационного распознавания. - М.: Радио и связь, 1984 г., с.36).A device for radar target recognition, containing an antenna, transmitter, receiver, antenna switch and recognition channel, the transmitter contains a modulator, microwave generator and a first key, where the modulator output is connected to the first input of the first key and the first output of the transmitter, the output of the microwave generator is connected to the second input of the first key and the second output of the transmitter, the output of the first key is the third output of the transmitter and is connected to the first input of the antenna switch, the second input of which is connected to antenna, and the output with the input of the receiver; the recognition channel contains a delay line, a second key, a mixer, a low-pass filter and a target image reproducing device, the input of the delay line being the first input of the recognition channel and connected to the first output of the transmitter, the second input of the mixer being the second input of the recognition channel and connected to the second the output of the transmitter, the second input of the second key is the third input of the recognition channel and is connected to the second output of the receiver, the first output of the transmitter and the output of the receiver are ineny with input indicator circular radar survey (Nebabin VG Sergeev VV Methods and techniques of radar recognition -. M .: Radio and Communications, 1984, p.36).

Недостатками данных способа и устройства является низкая информативность, обусловленная отсутствием возможности распознавания протяженной по дальности цели. На практике подавляющее большинство реальных объектов относится к классу сложных радиолокационных целей. Погрешности измерения координатных параметров, вызванных шумом цели, начинают возникать, когда физические размеры цели превышают 0,01 величины элемента разрешения по какой-либо координате. (Радиолокационные характеристики летательных аппаратов /М.Е.Варганов, Ю.С.Зиновьев, Л.Ю.Астанин и др.; Под ред. Л.Т.Тучкова. - М.: Радио и связь, 1985. - 236 с. ил. с.17-18).The disadvantages of the data of the method and device is the low information content due to the lack of recognition of a long-range target. In practice, the vast majority of real objects belong to the class of complex radar targets. Errors in the measurement of coordinate parameters caused by the noise of the target begin to occur when the physical dimensions of the target exceed 0.01 values of the resolution element in any coordinate. (Radar characteristics of aircraft / M.E. Varganov, Yu.S. Zinoviev, L.Yu. Astanin, etc.; Ed. By L.T. Tuchkov. - M.: Radio and communications, 1985. - 236 p. Fig. 17-18).

Практика показывает, что с уменьшением дальности до цели ее следует считать протяженной. Таким образом, находя отношение физических размеров цели к величине элемента разрешения по данной координате, можно судить о протяженности цели по данной координате. Величина элемента разрешения по дальности определяется длительностью зондирующего сигнала τ_з. При отражении от цели длительность отраженного сигнала τ_о увеличивается на величину Δτ, пропорциональную размерам цели по дальности. По величине отношения β=Δτ/τ_з можно судить о протяженности по дальности цели. Так при β≤0,01 принимают решение о точечной по дальности цели, а при β≥0,01 принимают решение о протяженной по дальности цели.Practice shows that with a decrease in the range to the target, it should be considered extended. Thus, finding the ratio of the physical dimensions of the target to the magnitude of the resolution element at a given coordinate, one can judge the extent of the target along this coordinate. The magnitude of the range resolution element is determined by the duration of the probe signal τ _s . When reflected from the target, the duration of the reflected signal τ _о increases by Δτ, proportional to the size of the target in range. By the value of the ratio β = Δτ / τ _s, one can judge the extent of the target range. So for β≤0.01, a decision is made about a target with a range of distance, and for β≥0.01 a decision is made about a target that is extended in range.

Технической задачей изобретения является расширение информативности за счет обеспечения возможности распознавания протяженной или точечной по дальности цели.An object of the invention is to expand the information content by providing the ability to recognize extended or point-in-range targets.

Сущность предполагаемого способа распознавания протяженной по дальности цели состоит в том, что в способе распознавания, заключающемся в излучении в сторону цели электромагнитной энергии, приеме отраженных от цели сигналов, дополнительно производят измерение длительности сигнала, отраженного от цели τ_о, определяют увеличение длительности отраженного сигнала Δτ=τ_о-τ_з, определяют отношение β=Δτ/τ_з, при β≥0,01 принимают решение о протяженной по дальности цели, при β≤0,01 принимают решение о точечной по дальности цели.The essence of the proposed method for recognizing a long-range target is that in the recognition method, which consists in emitting electromagnetic energy towards the target, receiving signals reflected from the target, they additionally measure the signal duration reflected from the target τ _о , determine the increase in the duration of the reflected signal Δτ = τ _to -τ _s, determine the ratio β = Δτ / τ _h at β≥0,01 decide the target range extended at β≤0,01 decide on the spot at the target distance.

Заявленный способ реализуется в устройстве, содержащем передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник и канал распознавания, при этом передатчик содержит модулятор, генератор СВЧ и первый ключ, причем выход модулятора соединен с первым входом первого ключа и первым выходом передатчика, выход генератора СВЧ соединен со вторым входом первого ключа и вторым выходом передатчика, выход первого ключа является третьим выходом передатчика и соединен с первым входом антенного переключателя, второй вход которого соединен с антенной, а выход со входом приемника, канал распознавания содержит последовательно соединенные первую линию задержки, второй ключ и смеситель, причем вход первой линии задержки является первым входом канала распознавания и соединен с первым выходом передатчика, второй вход смесителя является вторым входом канала распознавания и соединен со вторым выходом передатчика, второй вход второго ключа является третьим входом канала распознавания и соединен с выходом приемника, первый выход передатчика и выход приемника соединены со входами индикатора кругового обзора РЛС, дополнительно канал распознавания содержит последовательно соединенные усилитель промежуточной частоты, измеритель длительности сигнала для формирования сигнала, пропорционального длительности сигнала, отраженного от цели τ_о, вычитающее устройство для формирования сигнала, пропорционального величине Δτ=τ_о-τ_з, делитель для определения сигнала, пропорционального отношению β=Δτ/τ_з, и пороговое устройство, причем вход усилителя промежуточной частоты соединен с выходом смесителя, а первый и второй выходы порогового устройства являются выходами канала распознавания, соответственно для протяженной по дальности цели при β ≤ 0,01 и для точечной по дальности цели при β≤0,01.The claimed method is implemented in a device containing a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver and a recognition channel, while the transmitter contains a modulator, a microwave generator and a first key, the modulator output connected to the first input of the first key and the first output of the transmitter, the output of the microwave generator connected to the second input of the first key and the second output of the transmitter, the output of the first key is the third output of the transmitter and connected to the first input of the antenna switch, the second input of which is connected to the antenna, and the output One with the input of the receiver, the recognition channel contains a first delay line, a second key and a mixer connected in series, the input of the first delay line being the first input of the recognition channel and connected to the first output of the transmitter, the second input of the mixer being the second input of the recognition channel and connected to the second output of the transmitter , the second input of the second key is the third input of the recognition channel and is connected to the output of the receiver, the first output of the transmitter and the output of the receiver are connected to the inputs of the circle indicator ovogo surveillance radars, further detection path comprises series-connected intermediate frequency amplifier, meter signal duration for generating a signal proportional to the duration of a signal reflected from the target τ _o, a subtracter for generating a signal proportional to the magnitude _of Δτ = τ _s -τ divider for determining a signal proportional to the ratio β = Δτ / τ _s , and a threshold device, the input of the intermediate frequency amplifier connected to the output of the mixer, and the first and second outputs threshold o the device are the outputs of the recognition channel, respectively, for a long-range target at β ≤ 0.01 and for a point-long target at β ≤ 0.01.

На чертеже приведена функциональная схема устройства распознавания протяженной по скорости цели, где 1 - передатчик; 2 - антенный переключатель; 3 - антенна; 4 - приемник; 5 - канал распознавания; 6 - модулятор; 7 - генератор СВЧ; 8, 10 - ключ; 9 - линия задержки; 11 - смеситель; 12 - усилитель промежуточной частоты; 13 - измеритель длительности; 14 - вычитающее устройство; 15 - делитель; 16 - пороговое устройство.The drawing shows a functional diagram of a recognition device for a speed-extended target, where 1 is a transmitter; 2 - antenna switch; 3 - antenna; 4 - receiver; 5 - recognition channel; 6 - modulator; 7 - microwave generator; 8, 10 - key; 9 - delay line; 11 - mixer; 12 - intermediate frequency amplifier; 13 - duration meter; 14 - subtractive device; 15 - divider; 16 is a threshold device.

Устройство распознавания протяженной по дальности цели содержит передатчик 1, антенный переключатель 2, антенну 3, приемник 4 и канал распознавания 5, причем передатчик 1 содержит модулятор 6, генератор 7 СВЧ и первый 8 ключ, выход генератора 7 СВЧ соединен со вторым входом первого 8 ключа и первым выходом передатчика 1, выход генератора 7 СВЧ соединен со вторым входом первого 8 ключа и вторым выходом передатчика 1, выход первого 8 ключа является третьим выходом передатчика 1 и соединен с первым входом антенного переключателя 2, второй вход которого соединен с антенной 3, а выход со входом приемника 4, канал распознавания 5 содержит последовательно соединенные первую 9 линию задержки, второй 10 ключ, смеситель 11, усилитель промежуточной частоты 12, измеритель 13 длительности, вычитающее устройство 14, делитель 15 и пороговое устройство 16, причем вход первой 9 линии задержки является первым входом канала распознавания 5 и соединен с первым выходом передатчика 1, второй вход смесителя 11 является вторым входом канала распознавания 5 и соединен со вторым выходом передатчика 1, второй вход второго 10 ключа является третьим входом канала распознавания 5 и соединен с выходом приемника 4, первый выход передатчика 1 и выход приемника 4 соединены со входами индикатора кругового обзора радиолокационной станции.A long-range target recognition device contains a transmitter 1, an antenna switch 2, an antenna 3, a receiver 4 and a recognition channel 5, the transmitter 1 comprising a modulator 6, a microwave generator 7 and a first 8 key, the output of a microwave generator 7 is connected to the second input of the first 8 key and the first output of the transmitter 1, the output of the microwave generator 7 is connected to the second input of the first 8 key and the second output of the transmitter 1, the output of the first 8 key is the third output of the transmitter 1 and connected to the first input of the antenna switch 2, the second input of which connected to the antenna 3, and the output to the input of the receiver 4, the recognition channel 5 contains a first 9 delay line, a second 10 key, a mixer 11, an intermediate frequency amplifier 12, a duration meter 13, a subtractor 14, a divider 15 and a threshold device 16, moreover, the input of the first 9 delay line is the first input of the recognition channel 5 and connected to the first output of the transmitter 1, the second input of the mixer 11 is the second input of the recognition channel 5 and connected to the second output of the transmitter 1, the second input of the second 10 the key is the third input of the recognition channel 5 and is connected to the output of the receiver 4, the first output of the transmitter 1 and the output of the receiver 4 are connected to the inputs of the all-round indicator of the radar station.

Устройство функционирует следующим образом. Отраженный от движущейся цели сигнал поступает на вход антенны 3 и через антенный переключатель 2, приемник 4 и второй 10 ключ поступает на первый вход смесителя 11. На второй вход смесителя 11 поступает сигнал с выхода генератора 7 СВЧ, таким образом, на выходе смесителя 11 получается сигнал на промежуточной частоте. Этот сигнал поступает через усилитель промежуточной частоты 12 на вход измерителя 13 длительности, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный длительности сигнала, отраженного от цели τ_о. Данный сигнал поступает на вход вычитающего устройства 14, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный выражению Δτ=τ_о-τ_з, который поступает на вход делителя 15. На выходе делителя 15 формируется сигнал, пропорциональный β=Δτ/τ_з. Значение длительности зондирующего сигнала τ_з введено в делитель 15 в качестве константы. Сигнал с выхода делителя 15, пропорциональный величине β=Δτ/τ_з, поступает на вход порогового устройства 16, где сравнивается с порогом, равным 0,01. При превышении порога выдается сигнал «протяженная», в противоположном случае выдается сигнал «точечная». Данные сигналы являются выходными сигналами канала распознавания 5.The device operates as follows. The signal reflected from the moving target is fed to the input of antenna 3 and through the antenna switch 2, receiver 4 and second 10, the key is fed to the first input of mixer 11. The second input of mixer 11 receives a signal from the output of microwave generator 7, thus, at the output of mixer 11 signal at an intermediate frequency. This signal is fed through an intermediate frequency amplifier 12 to the input of a duration meter 13, the output of which forms a signal proportional to the duration of the signal reflected from the target τ _о . This signal is fed to the input of the subtractor 14, the output of which forms a signal proportional to the expression Δτ = τ _о -τ _s , which is fed to the input of the divider 15. At the output of the divider 15, a signal proportional to β = Δτ / τ _s is generated. The value of the duration of the probe signal τ _s entered in the divider 15 as a constant. The signal from the output of the divider 15, proportional to β = Δτ / τ _s , is fed to the input of the threshold device 16, where it is compared with a threshold of 0.01. When the threshold is exceeded, a “extended” signal is issued; in the opposite case, a “point” signal is issued. These signals are the output signals of recognition channel 5.

Claims

1. A method for recognizing a long-range target, which consists in emitting electromagnetic energy towards the target, receiving signals reflected from the target, characterized in that they additionally measure the duration of the signal reflected from the target τ _о , determine the increase in the duration of the reflected signal Δτ = τ ₀ -τ ₃ , τ ₃ - the value of the duration of the probe signal, determine the ratio β = Δτ / τ ₃ , when β≥0.01 decide on a long range target, when β <0.01 make a decision on a point-long target.

2. A long-range target recognition device comprising a transmitter, an antenna switch, an antenna, a receiver and a recognition channel, the transmitter comprising a modulator, a microwave generator and a first key, the modulator output being connected to the first input of the first key and the first output of the transmitter , the output of the microwave generator is connected to the second input of the first key and the second output of the transmitter, the output of the first key is the third output of the transmitter and connected to the first input of the antenna switch, the second input One of which is connected to the antenna, and the output to the input of the receiver, the recognition channel contains a first delay line, a second key and a mixer connected in series, the input of the first delay line being the first input of the recognition channel and connected to the first output of the transmitter, the second input of the mixer is the second input recognition channel and connected to the second output of the transmitter, the second input of the second key is the third input of the recognition channel and connected to the output of the receiver, the first output of the transmitter and the output of the receiver connected to the inputs of the indicator of the circular overview of the radar station, characterized in that the recognition channel further comprises a series-connected amplifier of intermediate frequency, a signal duration meter for generating a signal proportional to the signal duration reflected from the target τ ₀ , a subtractor, for generating a signal proportional to Δτ = τ ₀ -τ ₃ , τ ₃ - the value of the duration of the probe signal, a divider to determine the signal proportional to the ratio β = Δτ / τ ₃ , and then a burner device, the input of the intermediate frequency amplifier connected to the output of the mixer, and the first and second outputs of the threshold device are the outputs of the recognition channel, respectively, for a long-range target with β≥0.01 and for a point-wise target with β <0.01.