[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2769565C1 - Method for determining distances from a measuring station to several transponders - Google Patents

Method for determining distances from a measuring station to several transponders Download PDF

Info

Publication number
RU2769565C1
RU2769565C1 RU2021113185A RU2021113185A RU2769565C1 RU 2769565 C1 RU2769565 C1 RU 2769565C1 RU 2021113185 A RU2021113185 A RU 2021113185A RU 2021113185 A RU2021113185 A RU 2021113185A RU 2769565 C1 RU2769565 C1 RU 2769565C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
frequency
transponder
measuring station
low
oscillations
Prior art date
Application number
RU2021113185A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Борисович Широков
Дмитрий Валерьевич Мязин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Генезис-Таврида"
Priority to RU2021113185A priority Critical patent/RU2769565C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2769565C1 publication Critical patent/RU2769565C1/en

Links

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
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio positioning.
SUBSTANCE: invention relates to the field of radio positioning technology and can be used, for example, to control the movement of moving objects. In the claimed method, two continuous highly stable low-frequency oscillations are generated in the measuring station, one with a constant frequency, the other with a variable frequency, with the help of which the measuring station is configured to receive the signals of the required transponder. At the same time, high-frequency oscillations are generated in the measuring station, the frequency of which is known, and its value is changed discretely in time. At the same time, high-frequency vibrations are emitted through the transmitting antenna of the measuring station. Further, these vibrations are received in all transponders of the system and the frequency of the received high-frequency vibrations is shifted to a known low frequency, that is individual for each transponder. After that, re-emission, secondary reception in the measuring station and isolation of the combinational components of the difference are carried out, followed by measurement of the phase difference of these combinational components and signals from local low-frequency generators. As a result, the required number of phase differences are obtained, with the help of which the distances from the antennas of the measuring station to the antennas of each transponder located within the radius of the system are determined.
EFFECT: simplification of the design of the measuring station while providing signal processing of several transponders of the system.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области техники радиотехнических средств определения координат объектов и может быть использовано, например, для управления движением подвижных объектов.The invention relates to the field of radio equipment for determining the coordinates of objects and can be used, for example, to control the movement of moving objects.

Известны амплитудные способы измерения дальности (см., например, кн. Справочник по основам радиолокационной техники / под ред. В. В. Дружинина. - М.: Воен. Издат, 1967.) Однако амплитудные способы измерения дальности имеют большую погрешность.Amplitude methods of measuring range are known (see, for example, the book. Handbook of fundamentals of radar technology / edited by VV Druzhinin. - M.: Voen. Izdat, 1967.) However, amplitude methods of measuring range have a large error.

Наиболее близкими по технической сущности к предполагаемому изобретению являются способы измерения дальности, описанные в патенте России № 2584972, МПК G01S 13/32, опубликованном 20.05.2016, бюллетень № 14 и патенте России № 2665034, МПК G01S 13/32, опубликованном 27.08.2018, бюллетень № 24.The closest in technical essence to the proposed invention are the methods for measuring the range described in the Russian patent No. 2584972, IPC G01S 13/32, published on May 20, 2016, Bulletin No. 14 and the Russian patent No. 2665034, IPC G01S 13/32, published on August 27, 2018 , Bulletin No. 24.

По этим способам измерения расстояния от измерительной станции до транспондера(ов), включающему первичное излучение, первичный прием, сдвиг частоты исходных высокочастотных колебаний, усиление высокочастотных колебаний, вторичное излучение, вторичный прием высокочастотных колебаний, первоначально в измерительной станции и в ретрансляторе(ах) двумя генераторами одновременно генерируют непрерывные низкочастотные высокостабильные колебания с максимально близкими частотами

Figure 00000001
и
Figure 00000002
. Одновременно с этим в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с известной фиксированной частотой
Figure 00000003
, которые через антенну измерительной станции первично излучают в направлении антенны транспондера(ов). При этом часть энергии первоначально сгенерированных высокочастотных колебаний подают на смеситель. При этом излученные непрерывные высокочастотные колебания первично принимают антенной транспондера(ов) и подают на управляемый фазовращатель(и), где в эти высокочастотные колебания вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг под действием управляющего сигнала с частотой
Figure 00000002
 от низкочастотного высокостабильного генератора транспондера. Затем трансформированные по частоте высокочастотные сигналы усиливают. Трансформированные по частоте и усиленные непрерывные высокочастотные колебания с частотой(ми)
Figure 00000004
 переизлучают в направлении антенны измерительной станции. В измерительной станции эти вторично излученные колебания вторично принимают и подают на смеситель, где вторично принятые высокочастотные колебания смешивают с исходными непрерывными высокочастотными колебаниями. На выходе смесителя выделяют комбинационную низкочастотную составляющую разности исходных непрерывных высокочастотных колебаний и вторично принятых трансформированных по частоте непрерывных высокочастотных колебаний
Figure 00000005
. После этого измеряют и фиксируют разность фаз
Figure 00000006
 между этой комбинационной низкочастотной составляющей с частотой
Figure 00000002
 и сигналом местного низкочастотного генератора с максимально близкой частотой
Figure 00000007
. После этого изменяют частоту непрерывных высокочастотных колебаний до величины
Figure 00000008
 и измеряют разность фаз
Figure 00000009
. После этого определяют разность фаз
Figure 00000010
 и определяют расстояние
Figure 00000011
, где
Figure 00000012
 - скорость света. При этом значения частот
Figure 00000013
 и
Figure 00000002
 высокостабильных низкочастотных генераторов выбирают близкими друг относительно друга настолько, насколько допускается изменение разности фаз сигналов, генерируемых этими генераторами за время выполнения всей процедуры измерения дальности. Другими словами, изменение этой разности фаз за все время измерения дальности не должно превышать абсолютной разрешающей способности применяемого измерителя разности фаз. При этом наличие в системе двух транспондеров обуславливает по патенту № 2665034 наличие в измерительной станции двух параллельных каналов усиления, преобразования и измерения разности фаз низкочастотных сигналов. Наличие в системе нескольких транспондеров обуславливает присутствие соответствующего числа параллельных каналов усиления, преобразования и измерения разности фаз сигналов, имеющих различные частоты. Система становится громоздкой и появляются определенные трудности при сопоставлении измерений разности фаз сигналов с различными частотами, при условии, что измерение разности фаз в современных радиоэлектронных устройствах осуществляется с помощью микроконтроллеров с использованием их модулей «захвата и сравнения».According to these methods of measuring the distance from the measuring station to the transponder (s), including primary radiation, primary reception, frequency shift of the original high-frequency oscillations, amplification of high-frequency oscillations, secondary emission, secondary reception of high-frequency oscillations, initially in the measuring station and in the repeater (s) by two generators simultaneously generate continuous low-frequency highly stable oscillations with the closest possible frequencies
Figure 00000001
 and
Figure 00000002
 . At the same time, continuous high-frequency oscillations with a known fixed frequency are generated in the measuring station
Figure 00000003
 , which, through the antenna of the measuring station, primarily radiate in the direction of the antenna of the transponder(s). In this case, part of the energy of the initially generated high-frequency oscillations is fed to the mixer. In this case, the radiated continuous high-frequency oscillations are primarily received by the antenna of the transponder(s) and fed to the controlled phase shifter(s), where a monotonically increasing phase shift is introduced into these high-frequency oscillations under the action of a control signal with a frequency
Figure 00000002
 from a low-frequency, highly stable transponder generator. The frequency-transformed high-frequency signals are then amplified. Frequency-transformed and amplified continuous high-frequency oscillations with frequency(s)
Figure 00000004
 reradiate in the direction of the antenna of the measuring station. In the measuring station, these re-radiated vibrations are re-received and fed to the mixer, where the re-received high-frequency vibrations are mixed with the original continuous high-frequency vibrations. At the output of the mixer, the combinational low-frequency component of the difference between the initial continuous high-frequency oscillations and the secondarily received frequency-transformed continuous high-frequency oscillations is isolated
Figure 00000005
 . After that, the phase difference is measured and recorded
Figure 00000006
 between this combination low-frequency component with a frequency
Figure 00000002
 and the signal of the local low-frequency generator with the closest possible frequency
Figure 00000007
 . After that, the frequency of continuous high-frequency oscillations is changed to a value
Figure 00000008
 and measure the phase difference
Figure 00000009
 . After that, the phase difference is determined
Figure 00000010
 and determine the distance
Figure 00000011
 , where
Figure 00000012
 is the speed of light. In this case, the frequency values
Figure 00000013
 and
Figure 00000002
 of highly stable low-frequency generators are chosen as close relative to each other as far as the change in the phase difference of the signals generated by these generators is allowed during the entire ranging procedure. In other words, the change in this phase difference over the entire time of measuring the range should not exceed the absolute resolution of the applied phase difference meter. At the same time, the presence of two transponders in the system causes, according to patent No. 2665034, the presence in the measuring station of two parallel channels for amplifying, converting and measuring the phase difference of low-frequency signals. The presence of several transponders in the system determines the presence of an appropriate number of parallel channels for amplifying, converting and measuring the phase difference of signals having different frequencies. The system becomes cumbersome and there are certain difficulties in comparing the measurements of the phase difference of signals with different frequencies, provided that the measurement of the phase difference in modern electronic devices is carried out using microcontrollers using their "capture and compare" modules.

Целью настоящего изобретения является упрощение конструкции измерительной станции при обеспечении обработки сигналов нескольких транспондеров системы при одновременном с этим повышении достоверности сопоставления результатов измерений разности фаз низкочастотных сигналов, получаемых в измерительной станции путем преобразования сигналов, поступающих от нескольких транспондеров, имеющих различные частотные сдвиги излучаемых измерительной станцией высокочастотных колебаний.The purpose of the present invention is to simplify the design of the measuring station while ensuring the processing of signals from several transponders of the system while at the same time increasing the reliability of comparing the results of measuring the phase difference of low-frequency signals obtained in the measuring station by converting signals from several transponders having different frequency shifts of high-frequency signals emitted by the measuring station fluctuations.

Поставленная цель достигается тем, что по способу определения расстояний от измерительной станции до нескольких транспондеров, характеризующимся тем, что в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой

Figure 00000003
, после чего эти высокочастотные колебания передающей антенной измерительной станции первично излучают в направлении нескольких транспондеров, расстояние до которых необходимо измерить, где эти высокочастотные колебания первично принимают антеннами этих транспондеров и пропускают через управляемые высокочастотные фазовращатели, в каждом транспондере своем, причем в каждом управляемом высокочастотном фазовращателе управляют фазовым сдвигом высокочастотных колебаний от своего местного высокостабильного низкочастотного генератора с частотой
Figure 00000014
 в первом транспондере, с частотой
Figure 00000015
 во втором транспондере, и так далее, с частотой
Figure 00000016
 в транспондере
Figure 00000017
, тем самым одновременно сдвигают по частоте эти высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000003
 на частоту низкочастотных колебаний, но в каждом транспондере свою, в первом транспондере на частоту
Figure 00000014
, во втором транспондере на частоту
Figure 00000018
, и так далее, в транспондере
Figure 00000017
 на частоту
Figure 00000019
, и получают в каждом транспондере трансформированные по частоте высокочастотные колебания с частотами: в первом транспондере
Figure 00000020
, во втором транспондере и
Figure 00000021
, и так далее, в транспондере
Figure 00000017
Figure 00000022
, после чего эти трансформированные по частоте высокочастотные колебания в каждом транспондере усиливают однопортовым усилителем и вторично излучают в направлении измерительной станции, где их вторично принимают приемной антенной и перемножают в высокочастотном смесителе с исходными высокочастотными колебаниями с частотой
Figure 00000003
, после чего выделяют и усиливают одновременно все низкочастотные комбинационные составляющие разности с частотами
Figure 00000014
,
Figure 00000023
, и так далее,
Figure 00000019
, после чего весь набор выделенных и усиленных низкочастотных комбинационных составляющих разности подают на вход низкочастотного смесителя, на второй вход которого подают сигнал от местного низкочастотного гетеродина, в котором генерируют сначала сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000024
, после чего на выходе низкочастотного смесителя выделяют и усиливают сигнал с промежуточной частотой
Figure 00000025
, который в данный момент времени представляет ответный сигнал от первого транспондера со сдвигом частоты высокочастотных колебаний на величину
Figure 00000026
, где частоты
Figure 00000026
 и
Figure 00000027
 высокостабильных низкочастотных генераторов выбирают близкими друг относительно друга настолько, насколько допускается изменение разности фаз сигналов, генерируемых этими генераторами за время выполнения всей процедуры измерения дальности, после чего этот сигнал промежуточной частоты
Figure 00000025
 подают на сигнальный вход фазового детектора, на опорный вход которого подают сигнал от опорного генератора, формирующего сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000025
, в результате чего получают первую разность фаз
Figure 00000028
, значение которой запоминают, после чего в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000029
 и повторяют всю процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разности фаз сигналов, в результате чего получают плюс первую разность фаз
Figure 00000030
, после чего вычисляют разность фаз
Figure 00000031
, которую запоминают, после чего вновь в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000032
, а в низкочастотном гетеродине генерируют сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000033
 и повторяют всю процедуру излучения, приема и преобразования сигналов и получают сигнал с промежуточной частотой
Figure 00000025
, который в данный момент времени представляет ответный сигнал от второго транспондера, после чего измеряют разность фаз сигналов, в результате чего получают и запоминают вторую разность фаз
Figure 00000034
, после чего в измерительной станции вновь генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000029
 и повторяют всю процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разности фаз сигналов, в результате чего получают плюс вторую разность фаз
Figure 00000035
, после чего вычисляют разность фаз
Figure 00000036
, которую запоминают, и так далее, после чего вновь генерируют непрерывные высокочастотные колебания сначала с частотой
Figure 00000032
, а затем с частотой
Figure 00000029
, при этом в низкочастотном гетеродине генерируют сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000037
 и повторяют всю последовательную процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разностей фаз сигналов, в результате чего получают и запоминают разность фаз
Figure 00000038
, после чего определяют расстояния от антенн измерительной станции до антенн транспондеров по формулам:This goal is achieved by the fact that according to the method for determining the distances from the measuring station to several transponders, characterized by the fact that continuous high-frequency oscillations are generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000003
 , after which these high-frequency oscillations of the transmitting antenna of the measuring station are primarily radiated in the direction of several transponders, the distance to which must be measured, where these high-frequency oscillations are primarily received by the antennas of these transponders and passed through controlled high-frequency phase shifters, in each transponder in its own, and in each controlled high-frequency phase shifter control the phase shift of high-frequency oscillations from their local highly stable low-frequency generator with a frequency
Figure 00000014
 in the first transponder, with a frequency
Figure 00000015
 in the second transponder, and so on, with a frequency
Figure 00000016
 in the transponder
Figure 00000017
 , thereby simultaneously shifting in frequency these high-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000003
 to the frequency of low-frequency oscillations, but each transponder has its own, in the first transponder to the frequency
Figure 00000014
 , in the second transponder to the frequency
Figure 00000018
 , and so on, in the transponder
Figure 00000017
 per frequency
Figure 00000019
 , and receive in each transponder frequency-transformed high-frequency oscillations with frequencies: in the first transponder
Figure 00000020
 , in the second transponder and
Figure 00000021
 , and so on, in the transponder
Figure 00000017
Figure 00000022
 , after which these frequency-transformed high-frequency oscillations in each transponder are amplified by a single-port amplifier and re-radiated in the direction of the measuring station, where they are again received by the receiving antenna and multiplied in a high-frequency mixer with the original high-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000003
 , after which all low-frequency combination components of the difference with frequencies
Figure 00000014
 ,
Figure 00000023
 , etc,
Figure 00000019
 , after which the entire set of selected and amplified low-frequency combination components of the difference is fed to the input of a low-frequency mixer, the second input of which is fed a signal from a local low-frequency local oscillator, in which a signal with a low highly stable frequency is first generated
Figure 00000024
 , after which, at the output of the low-frequency mixer, a signal with an intermediate frequency is isolated and amplified
Figure 00000025
 , which at a given moment of time represents a response signal from the first transponder with a frequency shift of high-frequency oscillations by
Figure 00000026
 , where the frequencies
Figure 00000026
 and
Figure 00000027
 of highly stable low-frequency generators are chosen as close relative to each other as far as the change in the phase difference of the signals generated by these generators during the entire ranging procedure is allowed, after which this intermediate frequency signal
Figure 00000025
 is fed to the signal input of the phase detector, the reference input of which is supplied with a signal from the reference oscillator, which generates a signal with a low highly stable frequency
Figure 00000025
 , resulting in the first phase difference
Figure 00000028
 , the value of which is stored, after which continuous high-frequency oscillations are generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000029
 and repeat the entire procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase difference of the signals, resulting in a plus of the first phase difference
Figure 00000030
 , after which the phase difference is calculated
Figure 00000031
 , which is memorized, after which, again in the measuring station, continuous high-frequency oscillations are generated with a frequency
Figure 00000032
 , and in the low-frequency local oscillator they generate a signal with a low highly stable frequency
Figure 00000033
 and repeat the entire procedure of emitting, receiving and converting signals and receive a signal with an intermediate frequency
Figure 00000025
 , which at a given time represents the response signal from the second transponder, after which the phase difference of the signals is measured, as a result of which the second phase difference is obtained and stored
Figure 00000034
 , after which continuous high-frequency oscillations are again generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000029
 and repeat the entire procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase difference of the signals, resulting in a plus second phase difference
Figure 00000035
 , after which the phase difference is calculated
Figure 00000036
 , which is memorized, and so on, after which continuous high-frequency oscillations are again generated, first with a frequency
Figure 00000032
 , and then with a frequency
Figure 00000029
 , while in the low-frequency local oscillator a signal with a low highly stable frequency is generated
Figure 00000037
 and repeat the entire sequential procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase differences of the signals, as a result of which the phase difference is obtained and stored
Figure 00000038
 , after which the distances from the antennas of the measuring station to the antennas of the transponders are determined by the formulas:

Figure 00000039
— расстояние между антеннами измерительной станции и антенной первого транспондера;
Figure 00000039
 is the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the first transponder;

Figure 00000040
— расстояние между антеннами измерительной станции и антенной второго транспондера;
Figure 00000040
 is the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the second transponder;

Figure 00000041
— расстояние между антеннами измерительной станции и антенной транспондера
Figure 00000042
,
Figure 00000041
 — distance between measuring station antennas and transponder antenna
Figure 00000042
 ,

причем передающую и приемную антенны измерительной станции незначительно разносят в пространстве, а расстояния

Figure 00000043
определяют между антенной транспондера и некоторой промежуточной точкой между передающей и приемной антеннами измерительной станции.moreover, the transmitting and receiving antennas of the measuring station are slightly separated in space, and the distances
Figure 00000043
 determined between the transponder antenna and some intermediate point between the transmitting and receiving antennas of the measuring station.

Указанный способ определения расстояний от измерительной станции до нескольких транспондеров можно реализовать с помощью устройства, показанного на Фиг. 1.This method of determining the distances from the measuring station to several transponders can be implemented using the device shown in FIG. one.

Устройство определения расстояний от измерительной станции до нескольких транспондеров состоит из измерительной станции и нескольких транспондеров.A device for determining distances from a measuring station to several transponders consists of a measuring station and several transponders.

Измерительная станция состоит из генератора непрерывных высокочастотных колебаний 1, направленного ответвителя 2, высокочастотного смесителя 5, передающей антенны измерительной станции 3, приемной антенны измерительной станции 4, широкополосного усилителя 6, низкочастотного смесителя 7, высокостабильного низкочастотного гетеродина 8, узкополосного усилителя-ограничителя 9, измерителя разности фаз 10, опорного высокостабильного низкочастотного генератора 11. Каждый транспондер состоит из антенны транспондера 12 (16, 20), управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21), однопортового усилителя высокочастотных колебаний 14 (18, 22), низкочастотного высокостабильного генератора транспондера 15 (19, 23).The measuring station consists of a generator of continuous high-frequency oscillations 1, a directional coupler 2, a high-frequency mixer 5, a transmitting antenna of a measuring station 3, a receiving antenna of a measuring station 4, a broadband amplifier 6, a low-frequency mixer 7, a highly stable low-frequency local oscillator 8, a narrow-band limiting amplifier 9, a measuring instrument phase difference 10, a reference high-stability low-frequency generator 11. Each transponder consists of a transponder antenna 12 (16, 20), a controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21), a single-port amplifier of high-frequency oscillations 14 (18, 22), a low-frequency highly stable transponder generator 15 ( 19, 23).

Выход генератора высокочастотных колебаний 1 соединен с входом направленного ответвителя 2, при этом первый выход направленного ответвителя 2 соединены с входом передающей антенны 3 измерительной станции, при этом второй выход направленного ответвителя 2 соединен с первым входом высокочастотного смесителя 5, а выход приемной антенны 4 измерительной станции соединен со вторым входом высокочастотного смесителя 5, причем выход высокочастотного смесителя 5 соединен с входом широкополосного усилителя 6, выход которого соединен с первым входом низкочастотного смесителя 7, второй вход которого соединен с выходом высокостабильного низкочастотного гетеродина 8, при этом выход низкочастотного смесителя 7 соединен с входом узкополосного усилителя-ограничителя 9, причем выход узкополосного усилителя-ограничителя 9 соединен с первым входом измерителя разности фаз 10, второй вход которого соединен с выходом опорного высокостабильного низкочастотного генератора 11, при этом антенна транспондера 12 (16, 20) соединена с первым выводом управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21), второй вывод которого соединен с выводом однопортового усилителя высокочастотных колебаний 14 (18, 22), при этом вход управления управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21) соединен с выходом низкочастотного высокостабильного генератора транспондера 15 (19, 23).The output of the high-frequency generator 1 is connected to the input of the directional coupler 2, while the first output of the directional coupler 2 is connected to the input of the transmitting antenna 3 of the measuring station, while the second output of the directional coupler 2 is connected to the first input of the high-frequency mixer 5, and the output of the receiving antenna 4 of the measuring station connected to the second input of the high-frequency mixer 5, and the output of the high-frequency mixer 5 is connected to the input of the broadband amplifier 6, the output of which is connected to the first input of the low-frequency mixer 7, the second input of which is connected to the output of the highly stable low-frequency local oscillator 8, while the output of the low-frequency mixer 7 is connected to the input narrow-band amplifier-limiter 9, and the output of the narrow-band amplifier-limiter 9 is connected to the first input of the phase difference meter 10, the second input of which is connected to the output of the reference highly stable low-frequency generator 11, while the antenna of the transponder 12 (1 6, 20) is connected to the first output of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21), the second output of which is connected to the output of a single-port high-frequency oscillation amplifier 14 (18, 22), while the control input of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21) is connected to the output of a low-frequency highly stable transponder generator 15 (19, 23).

Работает устройство, реализующее заявляемый способ определения расстояний от измерительной станции до нескольких транспондеров следующим образом.Works device that implements the inventive method for determining the distances from the measuring station to several transponders as follows.

В измерительной станции опорный высокостабильный низкочастотный генератор 11 генерирует непрерывные низкочастотные высокостабильные колебания, описываемые следующим выражениемIn the measuring station, the reference highly stable low-frequency generator 11 generates continuous low-frequency highly stable oscillations described by the following expression

Figure 00000044
,
Figure 00000044
 ,

где

Figure 00000045
- амплитуда,
Figure 00000046
 - частота,
Figure 00000047
- начальная фаза колебаний.where
Figure 00000045
 - amplitude,
Figure 00000046
 - frequency,
Figure 00000047
 - initial phase of oscillations.

Дополнительно сначала в измерительной станции с помощью низкочастотного высокостабильного гетеродина генерируют опорные колебания видаAdditionally, reference oscillations of the form

Figure 00000048
,
Figure 00000048
 ,

где

Figure 00000049
- амплитуда,
Figure 00000050
 - частота,
Figure 00000051
 - начальная фаза колебаний.where
Figure 00000049
 - amplitude,
Figure 00000050
 - frequency,
Figure 00000051
 - initial phase of oscillations.

При этом в транспондерах также генерируют низкочастотные колебания. Для начала рассмотрим только первый транспондер. В нем генерируют колебания с частотой

Figure 00000052
, максимально близкой к
Figure 00000053
, описываемые выражениемAt the same time, low-frequency oscillations are also generated in the transponders. To begin with, consider only the first transponder. It generates oscillations with a frequency
Figure 00000052
 , as close as possible to
Figure 00000053
 , described by the expression

Figure 00000054
,
Figure 00000054
 ,

где

Figure 00000055
- амплитуда,
Figure 00000056
 - частота,
Figure 00000057
 - начальная фаза колебаний.where
Figure 00000055
 - amplitude,
Figure 00000056
 - frequency,
Figure 00000057
 - initial phase of oscillations.

С помощью генератора высокочастотных колебаний 1 измерительной станции первоначально генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой

Figure 00000058
, начальной фазой
Figure 00000059
 и амплитудой
Figure 00000060
 Using the generator of high-frequency oscillations 1 measuring station initially generate continuous high-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000058
 , initial phase
Figure 00000059
 and amplitude
Figure 00000060

Figure 00000061
.
Figure 00000061
 .

Здесь и далее значение амплитуд сигналов не имеют принципиального значения, поэтому они могут совпадать. Here and below, the values of the signal amplitudes are not of fundamental importance, so they can coincide.

Эти колебания через направленный ответвитель 2 с незначительными потерями энергии подают на передающую антенну 3 измерительной станции и излучают в направлении антенн 12 (16, 20) транспондеров. Высокочастотные колебания с частотой

Figure 00000062
при распространении на расстояние
Figure 00000063
 от передающей антенны 3 измерительной станции до антенны 12 первого транспондера получают набег фазы These oscillations are fed through a directional coupler 2 with insignificant energy losses to the transmitting antenna 3 of the measuring station and radiate in the direction of the antennas 12 (16, 20) of the transponders. High frequency oscillations with frequency
Figure 00000062
 when propagating over a distance
Figure 00000063
 from the transmitting antenna 3 of the measuring station to the antenna 12 of the first transponder receive a phase shift

Figure 00000064
,
Figure 00000064
 ,

где

Figure 00000065
- скорость света. Принятые антенной 12 (16, 20) транспондера высокочастотные колебания, имеющие некоторое суммарное затухание
Figure 00000066
, указанное с учетом усиления антенн, можно выразить какwhere
Figure 00000065
 is the speed of light. High-frequency oscillations received by the antenna 12 (16, 20) of the transponder, having some total attenuation
Figure 00000066
 , given taking into account the gain of the antennas, can be expressed as

Figure 00000067
.
Figure 00000067
 .

Поскольку описываемая система является фазовой радиотехнической системой, то, не нарушая общности суждения, примем амплитудный множитель

Figure 00000066
равным единице.Since the described system is a phase radio engineering system, then, without violating the generality of the judgment, we take the amplitude factor
Figure 00000066
 equal to one.

Этот сигнал подают на первый вывод управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21). Высокочастотный сигнал со второго вывода управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21) подают далее на однопортовый усилитель высокочастотных колебаний 14 (18, 22). Далее усиленные высокочастотные колебания повторно подают на второй вывод управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21), где в эти непрерывные высокочастотные колебания под действием сигналов управления от низкочастотного высокостабильного генератора транспондера 15 (19, 23) вводят монотонно нарастающий фазовый сдвиг. Если за время периода низкочастотного сигнала управления

Figure 00000068
в высокочастотные колебания монотонно вводят фазовый сдвиг
Figure 00000069
, то можно говорить, что эти колебания смещают на частоту
Figure 00000070
, что можно интерпретировать с доплеровским сдвигом частотыThis signal is applied to the first output of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21). The high-frequency signal from the second output of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21) is further fed to the single-port high-frequency oscillation amplifier 14 (18, 22). Further, the amplified high-frequency oscillations are re-supplied to the second output of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21), where a monotonically increasing phase shift is introduced into these continuous high-frequency oscillations under the action of control signals from the low-frequency highly stable transponder generator 15 (19, 23). If during the period of the low-frequency control signal
Figure 00000068
 a phase shift is monotonously introduced into high-frequency oscillations
Figure 00000069
 , then we can say that these oscillations shift by a frequency
Figure 00000070
 , which can be interpreted with a Doppler frequency shift

Figure 00000071
,
Figure 00000071
 ,

где

Figure 00000072
- начальная фаза колебаний низкочастотного высокостабильного генератора транспондера 15 (19, 23).where
Figure 00000072
 - the initial phase of oscillations of the low-frequency highly stable transponder generator 15 (19, 23).

После этого с первого вывода управляемого двунаправленного фазовращателя 13 (17, 21) трансформированные по частоте и фазе высокочастотные колебания подают на антенну 12 (16, 20) транспондера и переизлучают в направлении антенны 4 измерительной станции.After that, from the first output of the controlled bidirectional phase shifter 13 (17, 21), the frequency and phase transformed high-frequency oscillations are fed to the antenna 12 (16, 20) of the transponder and re-emitted in the direction of the antenna 4 of the measuring station.

Проходя расстояние

Figure 00000073
между антенной 12 первого транспондера и приемной антенной 4 измерительной станции, трансформированные по частоте высокочастотные колебания получают дополнительный фазовый набегWalking the distance
Figure 00000073
 between the antenna 12 of the first transponder and the receiving antenna 4 of the measuring station, the frequency-transformed high-frequency oscillations receive an additional phase shift

Figure 00000074
.
Figure 00000074
 .

Очевидно, что расстояния

Figure 00000075
и
Figure 00000076
 отличаются, поскольку передающая 3 и приемная 4 антенны измерительной станции разнесены в пространстве. С другой стороны, разность этих расстояний фиксирована и может быть скорректирована в ходе вычислений. Таким образом, можно сделать допущение, что
Figure 00000077
 и это будет расстояние между антенной первого транспондера 12 и некоторым центром, находящимся между антеннами 3 и 4 измерительной станции. It is obvious that the distances
Figure 00000075
 and
Figure 00000076
 differ, since the transmitting 3 and receiving 4 antennas of the measuring station are separated in space. On the other hand, the difference between these distances is fixed and can be corrected in the course of calculations. Thus, it can be assumed that
Figure 00000077
 and this will be the distance between the antenna of the first transponder 12 and some center located between the antennas 3 and 4 of the measuring station.

Кроме того, частоту

Figure 00000078
выбирают много меньше частоты
Figure 00000079
, поэтому можно говорить, что
Figure 00000080
. Соответственно, принимая также во внимание, что
Figure 00000077
, набеги фаз высокочастотных колебаний
Figure 00000081
.In addition, the frequency
Figure 00000078
 choose a much lower frequency
Figure 00000079
 , so we can say that
Figure 00000080
 . Accordingly, considering also that
Figure 00000077
 , phase incursions of high-frequency oscillations
Figure 00000081
 .

Таким образом, принятые приемной антенной 4 измерительной станции высокочастотные колебания можно описать следующим выражениемThus, the high-frequency oscillations received by the receiving antenna 4 of the measuring station can be described by the following expression

Figure 00000082
.
Figure 00000082
 .

Выходной мощностью генератора 1, усилением передающей и приемной антенн 3 и 4 измерительной станции, усилением антенны 12 (16, 20) транспондера, а также усилением однопортового усилителя высокочастотных колебаний 14 (18, 22) обеспечивают требуемую энергетику линий связи.The output power of the generator 1, the gain of the transmitting and receiving antennas 3 and 4 of the measuring station, the gain of the antenna 12 (16, 20) of the transponder, as well as the gain of the single-port amplifier of high-frequency oscillations 14 (18, 22) provide the required energy of the communication lines.

Принятые вторично антенной 4 измерительной станции, трансформированные по частоте и фазе, непрерывные высокочастотные колебания подают на второй вход высокочастотного смесителя 5, на первый вход которого подают часть энергии исходных непрерывных высокочастотных колебаний со второго выхода направленного ответвителя 2.Secondary received by the antenna 4 of the measuring station, transformed in frequency and phase, continuous high-frequency oscillations are fed to the second input of the high-frequency mixer 5, the first input of which is supplied with part of the energy of the original continuous high-frequency oscillations from the second output of the directional coupler 2.

На выходе высокочастотного смесителя 5 присутствуют комбинационные составляющие разности исходных непрерывных высокочастотных колебаний и трансформированных по частоте непрерывных высокочастотных колебаний. Количество комбинационных низкочастотных составляющих определяется числом транспондеров, находящихся в радиусе действия системы. От первого транспондера появляется составляющая с частотой

Figure 00000083
, от второго - с частотой
Figure 00000084
, и так далее, от транспондера
Figure 00000085
 - составляющая с частотой
Figure 00000086
.At the output of the high-frequency mixer 5 there are combination components of the difference between the original continuous high-frequency oscillations and the frequency-transformed continuous high-frequency oscillations. The number of combinational low-frequency components is determined by the number of transponders within the range of the system. From the first transponder there is a component with a frequency
Figure 00000083
 , from the second - with a frequency
Figure 00000084
 , and so on, from the transponder
Figure 00000085
 - component with frequency
Figure 00000086
 .

Комбинационная низкочастотная составляющая от сигнала первого транспондера выглядит какThe combination low-frequency component from the signal of the first transponder looks like

Figure 00000087
.
Figure 00000087
 .

Видно, что в результате гомодинного преобразования сигналов в высокочастотном смесителе частота

Figure 00000079
и начальная фаза
Figure 00000088
 исходного высокочастотного сигнала взаимно вычитаются, но в выражении присутствует член
Figure 00000089
, определяющий двойной набег фазы высокочастотных колебаний, который зависит от расстояния
Figure 00000090
.It can be seen that as a result of the homodyne conversion of signals in the high-frequency mixer, the frequency
Figure 00000079
 and initial phase
Figure 00000088
 of the original high-frequency signal are mutually subtracted, but there is a member in the expression
Figure 00000089
 , which determines the double phase incursion of high-frequency oscillations, which depends on the distance
Figure 00000090
 .

В измерительной станции с помощью широкополосного усилителя 6 усиливаются все низкочастотные комбинационные составляющие, определяемые сигналами всех транспондеров, и имеющие частоты

Figure 00000083
,
Figure 00000084
, и так далее,
Figure 00000086
.In the measuring station, using a broadband amplifier 6, all low-frequency combination components are amplified, determined by the signals of all transponders, and having frequencies
Figure 00000083
 ,
Figure 00000084
 , etc,
Figure 00000086
 .

Далее весь набор низкочастотных комбинационных составляющих подают на первый вход низкочастотного смесителя 7. На второй вход которого подают сигнал с выхода высокостабильного низкочастотного гетеродина 8, имеющего частоту

Figure 00000050
и начальную фазу
Figure 00000051
 применительно к обработке сигнала только от первого транспондера.Next, the entire set of low-frequency combination components is fed to the first input of the low-frequency mixer 7. The second input of which is fed a signal from the output of a highly stable low-frequency local oscillator 8, having a frequency
Figure 00000050
 and initial phase
Figure 00000051
 applied to signal processing from the first transponder only.

С помощью узкополосного усилителя-ограничителя 9 выделяют комбинационную низкочастотную составляющую разности с частотой

Figure 00000091
усиленных в усилителе 6 низкочастотных колебаний с частотой
Figure 00000092
 сигнала гетеродина с частотой
Figure 00000050
. Таким образом, на выходе узкополосного усилителя-ограничителя 9 присутствует сигнал, описываемый следующим выражениемWith the help of a narrow-band amplifier-limiter 9, a combination low-frequency component of the difference with a frequency
Figure 00000091
 amplified in the amplifier 6 low-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000092
 local oscillator signal with a frequency
Figure 00000050
 . Thus, at the output of the narrow-band amplifier-limiter 9 there is a signal described by the following expression

Figure 00000093
.
Figure 00000093
 .

Далее этот низкочастотный сигнал подают на первый вход измерителя разности фаз 10, на второй вход которого подают сигнал опорного высокостабильного низкочастотного генератора 11. В результате на выходе измерителя разности фаз 10 получаютFurther, this low-frequency signal is fed to the first input of the phase difference meter 10, to the second input of which the signal of the reference highly stable low-frequency generator 11 is supplied. As a result, the output of the phase difference meter 10 is

Figure 00000094
,
Figure 00000094
 ,

где

Figure 00000095
- коэффициент преобразования измерителя разности фаз.where
Figure 00000095
 - conversion factor of the phase difference meter.

Нет необходимости устремлять величину

Figure 00000096
к нулю. Предельное значение этой величины определяется разрешающей способностью измерителя разности фаз. Делать эту величину ниже не имеет смысла. Так, например, если относительная разрешающая способность измерителя разности фаз равна или чуть меньше 0,1% (1024 шагов дискретизации или 10 разрядов двоичного кода), частота высокостабильных низкочастотных генераторов равна 1 кГц, а их точность установки частоты и стабильность равна 10-6, то допустимое время производства измерений равно 1 с. Это дает
Figure 00000097
 на временном интервале производства измерений 1 с. При этом на одно измерение разности фаз цифровым методом потребуется 1 мс, что в 1000 раз меньше отведенного. Без особых технических проблем можно повысить стабильность и точность установки частоты низкочастотных генераторов на порядок, увеличив тем самым в десять раз допустимое время производства измерений.No need to aspire magnitude
Figure 00000096
 to zero. The limiting value of this value is determined by the resolution of the phase difference meter. Making this value lower does not make sense. So, for example, if the relative resolution of the phase difference meter is equal to or slightly less than 0.1% (1024 sampling steps or 10 bits of a binary code), the frequency of highly stable low-frequency generators is 1 kHz, and their frequency setting accuracy and stability is 10 -6 . then the allowable measurement time is 1 s. This gives
Figure 00000097
 at the measurement time interval of 1 s. In this case, one measurement of the phase difference by the digital method will require 1 ms, which is 1000 times less than the allotted time. Without special technical problems, it is possible to increase the stability and accuracy of setting the frequency of low-frequency generators by an order of magnitude, thereby increasing the allowable measurement time by a factor of ten.

Таким образом, если время производства измерений относительно мало и разница частот высокостабильных низкочастотных генераторов также пренебрежительно мала, то членом

Figure 00000098
в приведенной выше формуле можно пренебречь, тогдаThus, if the measurement time is relatively short and the frequency difference of highly stable low-frequency generators is also negligibly small, then the term
Figure 00000098
 in the above formula can be neglected, then

Figure 00000099
,
Figure 00000099
 ,

где

Figure 00000100
,
Figure 00000101
.where
Figure 00000100
 ,
Figure 00000101
 .

Надо понимать, что величина

Figure 00000102
постоянна на любом временном интервале, начинающемся после установки частот всех низкочастотных генераторов: гетеродина и опорного генератора измерительной станции и генератора транспондера.It must be understood that the value
Figure 00000102
 is constant at any time interval starting after setting the frequencies of all low-frequency generators: the local oscillator and the reference generator of the measuring station and the transponder generator.

Далее с помощью генератора высокочастотных колебаний 1 измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой

Figure 00000103
. После этого производят всю процедуру излучения, приема, преобразования и измерения сигналов, которая аналогична процедуре, описанной выше. В результате этой повторной процедуры на выходе измерителя разности фаз 10 получают следующие значениеFurther, using the generator of high-frequency oscillations 1 of the measuring station, continuous high-frequency oscillations are generated with a frequency
Figure 00000103
 . After that, the entire procedure for emitting, receiving, converting and measuring signals is performed, which is similar to the procedure described above. As a result of this repeated procedure, the following value is obtained at the output of the phase difference meter 10

Figure 00000104
,
Figure 00000104
 ,

где

Figure 00000105
,
Figure 00000101
.where
Figure 00000105
 ,
Figure 00000101
 .

После этого определяют величинуAfter that, the value is determined

Figure 00000106
.
Figure 00000106
 .

Откуда расстояние между антеннами измерительной станции и антенной первого транспондера определяют какWhence the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the first transponder is determined as

Figure 00000039
.
Figure 00000039
 .

После этого изменяют частоту высокостабильного низкочастотного гетеродина 8 измерительной станции, делая ее равной

Figure 00000033
, другими словами настраивая измерительную станцию на прием сигналов второго транспондера. Повторяя всю процедуру генерации высокочастотного сигнала с последовательным во времени изменением частоты, сначала
Figure 00000107
, затем
Figure 00000103
, и проводя все сопутствующие преобразования сигналов и измерения разности фаз, получают второе значение разности фазAfter that, the frequency of the highly stable low-frequency local oscillator 8 of the measuring station is changed, making it equal to
Figure 00000033
 , in other words, setting up the measuring station to receive signals from the second transponder. Repeating the entire procedure for generating a high-frequency signal with a successive frequency change in time, first
Figure 00000107
 , then
Figure 00000103
 , and carrying out all the accompanying signal conversions and measurements of the phase difference, the second value of the phase difference is obtained

Figure 00000108
,
Figure 00000108
 ,

по которому определяют расстояние между антеннами измерительной станции и антенной второго транспондераwhich determines the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the second transponder

Figure 00000109
.
Figure 00000109
 .

Далее повторяют всю описанную выше процедуру до тех пор, пока не определят расстояния до всех транспондеров, находящихся в радиусе действия системы. При этом изменяют только значение частоты гетеродина измерительной станции, настраивая ее на соответствующий транспондер

Figure 00000110
и определяя расстояние до этого транспондера какNext, the entire procedure described above is repeated until the distances to all transponders within the range of the system are determined. In this case, only the value of the local oscillator frequency of the measuring station is changed, tuning it to the corresponding transponder
Figure 00000110
 and defining the distance to this transponder as

Figure 00000111
.
Figure 00000111
 .

Народнохозяйственный эффект от использования предполагаемого изобретения связан с возможностью определения расстояний от антенн измерительной станции до антенн всех транспондеров, находящихся в радиусе действия системы. Этот эффект связан с известным упрощением конструкции системы, полученным за счет использования только одного канала усиления и измерения разности фаз низкочастотных сигналов, вне зависимости от числа используемых транспондеров.The national economic effect of using the proposed invention is associated with the possibility of determining the distances from the antennas of the measuring station to the antennas of all transponders within the range of the system. This effect is associated with a well-known simplification of the system design, obtained by using only one amplification channel and measuring the phase difference of low-frequency signals, regardless of the number of transponders used.

Другой аспект повышения эффективности предполагаемого изобретения связан с тем, что производство измерений разности фаз на одной и той же частоте снимает вопрос о сопоставимости измеренных значений разностей фаз, полученных, например, средствами микроконтроллеров с использованием их модулей захвата и сравнения.Another aspect of increasing the efficiency of the proposed invention is related to the fact that the measurement of the phase difference at the same frequency removes the question of the comparability of the measured values of the phase differences obtained, for example, by means of microcontrollers using their capture and comparison modules.

Claims (5)

Способ определения расстояний от измерительной станции до нескольких транспондеров, характеризующийся тем, что в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000112
, после чего эти высокочастотные колебания передающей антенной измерительной станции первично излучают в направлении нескольких транспондеров, расстояние до которых необходимо измерить, где эти высокочастотные колебания первично принимают антеннами этих транспондеров и пропускают через управляемые высокочастотные фазовращатели, в каждом транспондере своем, причем в каждом управляемом высокочастотном фазовращателе управляют фазовым сдвигом высокочастотных колебаний от своего местного высокостабильного низкочастотного генератора с частотой
Figure 00000113
 в первом транспондере, с частотой
Figure 00000114
 во втором транспондере и так далее с частотой
Figure 00000115
 в транспондере
Figure 00000116
, тем самым одновременно сдвигают по частоте эти высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000112
 на частоту низкочастотных колебаний, но в каждом транспондере свою, в первом транспондере на частоту
Figure 00000113
, во втором транспондере на частоту
Figure 00000117
 и так далее в транспондере
Figure 00000116
 на частоту
Figure 00000118
, и получают в каждом транспондере трансформированные по частоте высокочастотные колебания с частотами: в первом транспондере
Figure 00000119
, во втором транспондере
Figure 00000120
 и так далее в транспондере
Figure 00000116
Figure 00000121
, после чего эти трансформированные по частоте высокочастотные колебания в каждом транспондере усиливают однопортовым усилителем и вторично излучают в направлении измерительной станции, где их вторично принимают приемной антенной и перемножают в высокочастотном смесителе с исходными высокочастотными колебаниями с частотой
Figure 00000112
, после чего выделяют и усиливают одновременно все низкочастотные комбинационные составляющие разности с частотами
Figure 00000113
,
Figure 00000122
 и так далее
Figure 00000118
, после чего весь набор выделенных и усиленных низкочастотных комбинационных составляющих разности подают на вход низкочастотного смесителя, на второй вход которого подают сигнал от местного низкочастотного гетеродина, в котором генерируют сначала сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000123
, после чего на выходе низкочастотного смесителя выделяют и усиливают сигнал с промежуточной частотой
Figure 00000124
, который в данный момент времени представляет ответный сигнал от первого транспондера со сдвигом частоты высокочастотных колебаний на величину
Figure 00000125
, где частоты
Figure 00000125
 и
Figure 00000126
 высокостабильных низкочастотных генераторов выбирают близкими друг относительно друга настолько, насколько допускается изменение разности фаз сигналов, генерируемых этими генераторами за время выполнения всей процедуры измерения дальности, после чего этот сигнал промежуточной частоты
Figure 00000124
 подают на сигнальный вход фазового детектора, на опорный вход которого подают сигнал от опорного генератора, формирующего сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000124
, в результате чего получают первую разность фаз
Figure 00000127
, значение которой запоминают, после чего в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000128
 и повторяют всю процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разности фаз сигналов, в результате чего получают плюс первую разность фаз
Figure 00000129
, после чего вычисляют разность фаз
Figure 00000130
, которую запоминают, после чего вновь в измерительной станции генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000131
, а в низкочастотном гетеродине генерируют сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000132
 и повторяют всю процедуру излучения, приема и преобразования сигналов и получают сигнал с промежуточной частотой
Figure 00000124
, который в данный момент времени представляет ответный сигнал от второго транспондера, после чего измеряют разность фаз сигналов, в результате чего получают и запоминают вторую разность фаз
Figure 00000133
, после чего в измерительной станции вновь генерируют непрерывные высокочастотные колебания с частотой
Figure 00000128
 и повторяют всю процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разности фаз сигналов, в результате чего получают плюс вторую разность фаз
Figure 00000134
, после чего вычисляют разность фаз
Figure 00000135
, которую запоминают, и так далее, после чего вновь генерируют непрерывные высокочастотные колебания сначала с частотой
Figure 00000131
, а затем с частотой
Figure 00000128
, при этом в низкочастотном гетеродине генерируют сигнал с низкой высокостабильной частотой
Figure 00000136
 и повторяют всю последовательную процедуру излучения, приема, преобразования и измерения разностей фаз сигналов, в результате чего получают и запоминают разность фаз
Figure 00000137
, после чего определяют расстояния от антенн измерительной станции до антенн транспондеров по формулам:A method for determining distances from a measuring station to several transponders, characterized in that continuous high-frequency oscillations are generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000112
 , after which these high-frequency oscillations of the transmitting antenna of the measuring station are primarily radiated in the direction of several transponders, the distance to which must be measured, where these high-frequency oscillations are primarily received by the antennas of these transponders and passed through controlled high-frequency phase shifters, in each transponder in its own, and in each controlled high-frequency phase shifter control the phase shift of high-frequency oscillations from their local highly stable low-frequency generator with a frequency
Figure 00000113
 in the first transponder, with a frequency
Figure 00000114
 in the second transponder and so on with a frequency
Figure 00000115
 in the transponder
Figure 00000116
 , thereby simultaneously shifting in frequency these high-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000112
 to the frequency of low-frequency oscillations, but each transponder has its own, in the first transponder to the frequency
Figure 00000113
 , in the second transponder to the frequency
Figure 00000117
 and so on in the transponder
Figure 00000116
 per frequency
Figure 00000118
 , and receive in each transponder frequency-transformed high-frequency oscillations with frequencies: in the first transponder
Figure 00000119
 , in the second transponder
Figure 00000120
 and so on in the transponder
Figure 00000116
Figure 00000121
 , after which these frequency-transformed high-frequency oscillations in each transponder are amplified by a single-port amplifier and re-radiated in the direction of the measuring station, where they are again received by the receiving antenna and multiplied in a high-frequency mixer with the original high-frequency oscillations with a frequency
Figure 00000112
 , after which all low-frequency combination components of the difference with frequencies
Figure 00000113
 ,
Figure 00000122
 etc
Figure 00000118
 , after which the entire set of selected and amplified low-frequency combination components of the difference is fed to the input of a low-frequency mixer, the second input of which is fed a signal from a local low-frequency local oscillator, in which a signal with a low highly stable frequency is first generated
Figure 00000123
 , after which, at the output of the low-frequency mixer, a signal with an intermediate frequency is isolated and amplified
Figure 00000124
 , which at a given moment of time represents a response signal from the first transponder with a frequency shift of high-frequency oscillations by
Figure 00000125
 , where the frequencies
Figure 00000125
 and
Figure 00000126
 of highly stable low-frequency generators are chosen as close relative to each other as far as the change in the phase difference of the signals generated by these generators during the entire ranging procedure is allowed, after which this intermediate frequency signal
Figure 00000124
 is fed to the signal input of the phase detector, the reference input of which is supplied with a signal from the reference oscillator, which generates a signal with a low highly stable frequency
Figure 00000124
 , resulting in the first phase difference
Figure 00000127
 , the value of which is stored, after which continuous high-frequency oscillations are generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000128
 and repeat the entire procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase difference of the signals, resulting in a plus of the first phase difference
Figure 00000129
 , after which the phase difference is calculated
Figure 00000130
 , which is memorized, after which, again in the measuring station, continuous high-frequency oscillations are generated with a frequency
Figure 00000131
 , and in the low-frequency local oscillator they generate a signal with a low highly stable frequency
Figure 00000132
 and repeat the entire procedure of emitting, receiving and converting signals and receive a signal with an intermediate frequency
Figure 00000124
 , which at a given time represents the response signal from the second transponder, after which the phase difference of the signals is measured, as a result of which the second phase difference is obtained and stored
Figure 00000133
 , after which continuous high-frequency oscillations are again generated in the measuring station with a frequency
Figure 00000128
 and repeat the entire procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase difference of the signals, resulting in a plus second phase difference
Figure 00000134
 , after which the phase difference is calculated
Figure 00000135
 , which is memorized, and so on, after which continuous high-frequency oscillations are again generated, first with a frequency
Figure 00000131
 , and then with a frequency
Figure 00000128
 , while in the low-frequency local oscillator a signal with a low highly stable frequency is generated
Figure 00000136
 and repeat the entire sequential procedure for emitting, receiving, converting and measuring the phase differences of the signals, as a result of which the phase difference is obtained and stored
Figure 00000137
 , after which the distances from the antennas of the measuring station to the antennas of the transponders are determined by the formulas:
Figure 00000138
 — расстояние между антеннами измерительной станции и антенной первого транспондера;
Figure 00000138
 is the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the first transponder;
Figure 00000139
 — расстояние между антеннами измерительной станции и антенной второго транспондера;
Figure 00000139
 is the distance between the antennas of the measuring station and the antenna of the second transponder;
Figure 00000140
 — расстояние между антеннами измерительной станции и антенной транспондера
Figure 00000141
,
Figure 00000140
 — distance between measuring station antennas and transponder antenna
Figure 00000141
 , причем передающую и приемную антенны измерительной станции незначительно разносят в пространстве, а расстояния
Figure 00000142
 определяют между антенной транспондера и некоторой промежуточной точкой между передающей и приемной антеннами измерительной станции.moreover, the transmitting and receiving antennas of the measuring station are slightly separated in space, and the distances
Figure 00000142
 determined between the transponder antenna and some intermediate point between the transmitting and receiving antennas of the measuring station.
RU2021113185A 2021-05-08 2021-05-08 Method for determining distances from a measuring station to several transponders RU2769565C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113185A RU2769565C1 (en) 2021-05-08 2021-05-08 Method for determining distances from a measuring station to several transponders

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021113185A RU2769565C1 (en) 2021-05-08 2021-05-08 Method for determining distances from a measuring station to several transponders

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2769565C1 true RU2769565C1 (en) 2022-04-04

Family

ID=81075971

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021113185A RU2769565C1 (en) 2021-05-08 2021-05-08 Method for determining distances from a measuring station to several transponders

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2769565C1 (en)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234108C1 (en) * 2002-12-18 2004-08-10 ООО "Предприятие "Контакт-1" Method for range measurement (modifications)
WO2007029519A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-15 Saika Technological Institute Foundation Distance measuring device and distance measuring method
WO2010076037A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-08 Ids Ingegneria Dei Sistemi S.P.A. Method for interferometric radar measurements
JP2011145196A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Rcs:Kk Distance measuring device
RU2436117C1 (en) * 2010-06-24 2011-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of measuring distance from radiator to controlled medium
RU2510663C2 (en) * 2012-06-19 2014-04-10 Федеральное казенное предприятие "Нижнетагильский институт испытания металлов" (ФКП "НТИИМ") Radar-tracking method of measurement of range of moving object
RU2584972C1 (en) * 2016-03-21 2016-05-20 Игорь Борисович Широков Method of measuring distance from measuring station to relay
RU2665034C1 (en) * 2017-09-27 2018-08-27 ООО "Генезис-Таврида" Method for determining four distances from each of the two measuring stations to each of the two transponders
RU2742925C1 (en) * 2020-10-22 2021-02-11 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Method for determination of relative ranges from a radio source

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2234108C1 (en) * 2002-12-18 2004-08-10 ООО "Предприятие "Контакт-1" Method for range measurement (modifications)
WO2007029519A1 (en) * 2005-09-02 2007-03-15 Saika Technological Institute Foundation Distance measuring device and distance measuring method
WO2010076037A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-08 Ids Ingegneria Dei Sistemi S.P.A. Method for interferometric radar measurements
JP2011145196A (en) * 2010-01-15 2011-07-28 Rcs:Kk Distance measuring device
RU2436117C1 (en) * 2010-06-24 2011-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" Method of measuring distance from radiator to controlled medium
RU2510663C2 (en) * 2012-06-19 2014-04-10 Федеральное казенное предприятие "Нижнетагильский институт испытания металлов" (ФКП "НТИИМ") Radar-tracking method of measurement of range of moving object
RU2584972C1 (en) * 2016-03-21 2016-05-20 Игорь Борисович Широков Method of measuring distance from measuring station to relay
RU2665034C1 (en) * 2017-09-27 2018-08-27 ООО "Генезис-Таврида" Method for determining four distances from each of the two measuring stations to each of the two transponders
RU2742925C1 (en) * 2020-10-22 2021-02-11 Акционерное общество "Национальное РадиоТехническое Бюро" (АО "НРТБ") Method for determination of relative ranges from a radio source

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10819446B2 (en) Radar transmitting power and channel performance monitoring apparatus
RU2584972C1 (en) Method of measuring distance from measuring station to relay
KR100766414B1 (en) Data apparatus and method for compensating azimuth
CN201191184Y (en) Digital wireless electric height meter
Zherebtsov et al. Irkutsk incoherent scatter radar
RU2679597C1 (en) Pulse-doppler airborne radar station operating method during detecting of air target - carrier of radio intelligence and active interference stations
RU2769565C1 (en) Method for determining distances from a measuring station to several transponders
RU2679000C1 (en) Method of measuring range
RU2410650C2 (en) Method to measure level of material in reservoir
RU2732803C1 (en) Method for digital formation of beam pattern of active phased antenna array during radiation and reception of linear-frequency-modulated signals
RU2657016C1 (en) Method of measuring range
RU2486540C1 (en) Simulator of false radar target during linear frequency-modulated signal probing
RU2594345C1 (en) Method of increasing range of operation and increasing accuracy of measuring distance of radio frequency identification and positioning system
RU59262U1 (en) DEVICE FOR DETERMINING THE PLACE OF DAMAGE TO ELECTRIC TRANSMISSION LINES AND COMMUNICATIONS
RU2416807C2 (en) Method for radar measurement of velocity and coordinates of objects and system for implementing said method
Shi et al. A novel ionospheric oblique-incidence sounding network consisting of the ionospheric oblique backscatter sounder and the parasitic oblique-incidence sounder
RU2584976C1 (en) Method of measuring range
RU2383914C1 (en) Method of synchronising watches and device for realising said method
CN110352362B (en) Radar signal processing device and radar system
RU2665034C1 (en) Method for determining four distances from each of the two measuring stations to each of the two transponders
RU2589036C1 (en) Radar with continuous noise signal and method of extending range of measured distances in radar with continuous signal
RU54679U1 (en) RADAR STATION
RU2268478C2 (en) Method of controlling of an airborne mono impulse radar station with a built-in unit and an arrangement for its realization
KR101634455B1 (en) Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same
RU2611587C1 (en) Base station for remote probing of atmosphere