Способ определения путевой скорости объекта

(5)5 О 01 Я 13/АТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ктаддкг ъ,но-геомет: Радио и ПУТЕВОЙ ренциал ации, М отип).ЕЛЕНИЯ змерени:. излучаюринимаюятпл, изм скорости,т импульс отраженряют проИзобретение относится к радиолокации вектора скорости на основе решения урав- фи радионавигации и может быть использова- . нений, ф но для измерения модула поЛного вектора . х - х у -у к - кскорости объекта путЕвой скорости е одно-" О " О .Ощща пунктных системах локации, использующих 1 = 1,3, (1) ф методы быстрого сканирования, ",: : С)иа ддедГд т,. т гд дд ддд. бд ъров 1 ский способы измерения путевой скорости объекта. Однако., данные способы не Однако,данный способтребуеттрехиз-в позволяют измерять путевую скорость дви- мерителей и принципиально не позволяет жущихся объектов по данным наземных из- измерять путевую скорость одним измеримерений, тельным пунктом, использующиМ методыИзвестен способ определения вектора быстрого сканирования.скорости движущегося объекта, заключаю- . Наиболее близким к предлагаемому яв-"щийся в измерении радиальных составляю- ляется дифференциальный допплеровскийщих скорости объекта 61, 02, Оз тремя способ измерения путевой скорости (1/и) допплеровскими измерителями, не распо- объекта, заключающийся в излучении имложенными на одной линии, измерении те- пульса длительйостью Тима, приеме отра- ": кущихкоординатобьекта(х,у,г),измерении женного импульса через время тпп послеу координат допплеровских измерителей (х 1, излучения импульса,.измерении дальности у 1, г 1), (х 2, у 2, 2) и (хз, уз, гз) и определении (г), измерении радиальной скорости г, изме 1с(54) СПОСОБ ОПРЕДСКОРОСТИ ОБЪЕКТА57) Использование: . иСущность изобретениядЛИтЕЛЬНОСтЬЮ Гимп, Пный импульс через врем 2межутки времени между началом сканйрдования на прием по закону Йр (т) и передним т 1 и задним т 1 фронтами принятого отраженного импульса, через время То после излучения первого импульса, излучают повторный импульс при сканировании лучадантенны по закону тизл Щ принимают через время аппп отраженнйй импульс, измеряют промежутки времени между началом скайирования на прием по закону бр (т) и передним т 2 и задним т 2 фронтами отраженного импульса определяют скорость по формуле, приве денной в описании изобретения. 3 ил.рении скорости изменения угла (6) и формировании сигиалв, пропорциональноговеличине путевой скорости объекта, в соответствии с выражением в излучении импульса длительностью химп и приеме отраженного импульса через время хпп после излучения импульса, дополнительно .измеряют промежутки времени Чп= ;2+(,О)г(4) 01 =- С/2(Химп, 1 иэл (О 1) + Хпй + Й. (О)Однако данный способ при использовании методов быстрого сканирования йе позволяет учитывать изменения длительности излучаемого импульса при изменении положения (6) объекта "вследствие его тангенци ального движения, что снижает точностьизмерения путевой скорости.Цель изобретения - повышение точностиизмерения путевой скорости обьекта в случае использования методов быстрого сканирования,Поставленная цель достиге;тся тем, что .: в известном дифференциальном. способе из"ъИгде с - скорость распространения сигнала;6 о - щирина диаграммы направленности (ДН) антенны (луча антенны) в плоскостисканирования;. химп - длительность импульса передатчика;.хпп - промежуток времени междуокончанием сканирования на излучениепо закону ьэл(6) (или Йэл(т и началом сканирования луча антенны на прием по законуЬр(6) (или Йр(1). Способ поясняется фиг.1, 2 и 3.Сущность способа заключается в следуЮщем,Луч антенны шириной 6 о(в плоскости сканирования) начинает сканировать по законуОиэл (1) (ИЛИ тиэл Щ) И Эа ВРЕМЯ ДЛИтЕЛЬНОСтИ. импульса передатчика (химп) поворачиваетсЯ в сектоРе обзоРа,(Й 6+Ообэ) с напРавЛЕНИЯ Й ДО НаПРаВЛЕНИЯ (Й + Ообэ). ЧЕРЕЭопределенный промежуток времени (хпп) в. том же секторе эта же.антенна начинаетсканировать по закону бр(1) (или ьр(6 и эавремя приема хпр (фиг.1) поворачивается сНаПРаВЛЕНИЯ О ДО НаПРаВЛЕНИЯ (Он + Ообэ)(фиг,2)Во время сканирования луча антенйы на прием с направления О 1 принимается. отраженный от объекта импульс (фиг,1, 2),длительность которого определяется каквременем разворота луча антенны шириной между началом сканирования на прием: по закоНУ Йр(1) и пеРеДним(т 1) и заДним(х 1) фронтами принятого отраженного импульса, повторно излучают импульс длительно стью химп при сканировании луча антенныПО ЗаКОНУ тиэл(6), ПРИНИМаЮт ОтРажЕННйй импульс через время хпп после повторного излучения импульса, измеряют промежутки времени между началом сканйрования на 15 прием по закону Йр(1) и передним (тг) и задним (хг) Фронтами принимаемого отраженного импульса и формируют сигнал, пропорциональный величине путевой скорости (Чп); в соответствии с выражением 20 30 А относительйо этого направления О 1 (законом сканирования тпр(б, так иположением объекта внутри образованного слоя "видимости" (фиг.2), Измеряют промежутки времйни между началом скайирования на , 35 прием и момейтом появления отраженногоимпульса (11).(фронта импульса) и моментом спада принимаемого импульса (х 1) (фиг,1), Эти моменты времени т 1 и х 1 определяют направление (О 1) на объект и дальность (01) 40 до объекта (фиг,1, 2)О 1 - Опр(х 1) ,. (5) 45 Через определенное время хп после окончания сканирования луча антенны на прием луч антенны начинает снова сканиро- ВатЬ В СЕКТОРЕ (Й, Й+ Ообэ) ПО ЗаКОНУ 6 Ьэл (1) (или Ьэл (Й) и излучает в пространство обзо ра импульс переда чикад ительностьюхимп(фиг,1). Через время хпп после окончания иэлучейия импульсов луч антенны сканируЕт В СЕКТОРЕ ОбзОРа (Й, Й+ Ообэ) ПО ЗаКОНУ Опр (т) (или тпр (6 для приема отраженного 55 от объекта сигнала (фиг.1), Во время сканирования (хпр) на прием с направления% (из-за тангенциального Чт движения объекта 01 Ф Ж) принимается отраженный от объекта импульс (фиг,1, 2). Измеряют1807429 промежутки времени между началом сканирования на прием и моментом времени появления принятого импульса (12) и моментом спада принятого импульса (гг) (фиг.1), которые определяют координаты Я и 02) обьекта в данный момент времени где Чя01+ 01 - 2 Р 1 Оя сов д - 02)(8) По измеренным значениям (11, т 1) и (тг, хг) формируют сигнал, пропорциональный величине путевой скорости объекта Чл, в соответствии с выражением (4).Выражение (4) с учетом (5)-(8) может быть записано в виде ЬО) = с(Ь - Тизл ф)/2,1= 1,2,15 Ь Я = Оо + Оп р ( 11 ) - бпр ( ц ), = 1,2,(18) Ь То = тизл(01) - тизля. Повышение точ ой скорости объекта отипом выражается) ) Го - 1 ил 1 + фиэл 20 На фиг 3 представлена система Реализующая предлагаемый способ. В сравнении с прототипом (3) выражение(9) Система, реализующая способ измереимеет все более высокую точность, абсолют- ния путевой скорости объекта, состоит иэ ная величина Ь Ч которой в сравнении с антенны 1, системы управления антенной прототипом определяется выражением 25 (СУА) 2, антенного )переключателя (АП)Э, (Приложение) передатчика 4, приемника 5, одновибрато-.ров 6 и 7, счетчика 8, синхрогенератора 9, 01 -Ог у 2триггеров 10 и 11, измерителей временных 4 01 Т Ь . (1 )интервалов (ИВИ) 12 и 13, элемента задержки 14 и микропроцессора 15, причем инОднако, выражение (10) учитывает толь- формационный вход антенны 1 подключен к ко принцип формирования сигнала, пропор- выходу АП 3, первый вход АП 3 подключен к циональногопУтевойскоРостиЧлобъекта,и выходУ. пеРедатчика 4, втоРой вход АП 3. неучитываетразличиявспособахформиро- соединен со входом приемника 5, выход вания отдельных составляющих выражений пРиемника 5 соединен со входами одновиб- (2) и (9) (То, 0 ф раторов 6 и 7, выходы однавибраторов 6 и 7Предлагаемый способ измерения путе- подключены ко входам установки в нулевое вой скорости объекта позволяет повысить . состояние соответственно триггеров 10 и точность измерения путевой скорости вслу 11, выход триггера 10 (11) соединен через чае использования методов быстрого ска- . ИВИ 12 (13) с первым (вторым) входом микнирования за счет учета изменения ропроцессора 15, выход микропроцессора длительности излучаемого импульса т(б) 15 является выходом системы (Ч), пусковой при изменении направления на объект вход (ПУСК) системы подключен к входам вследствие его тангенциального движения 45 установки в начальное состояние триггеров (фиг.1,2)10 и 11 и микропроцессора 15 и ко.входузапуска синхрогенератора 9, выход синхро;р у+ д ) эл р ) ГЕНЕратОра 9 ПОДКЛЮЧЕН К СИНХРОВХОдаМ АП3, СУА 2 и передатчика 4, ко входу установки В общем случае в начальное состояние ИВИ 12.и .13 и ковходу счетчика 8, выход счетчика 8 соединен (01 ) Ф (х(1)г ) при 01 Ф д, (12) с входами установки в единичное состояниетриггеров 10 и 11 и через элемент задержкиности измерения путе к синхровходу микропроцессора 15,в (Чл) в сравнении с про Система, Реализующая пРедлагаемый т соотношением способ, работает следующим образом.Пусковой импульс на пусковом входе дЧпсистемы переводит. триггеры 10 и 11 и микУч в ох" --с - Лх Л хь рояроцессор 1 о е нячвяьнов состоянне н1=11=1 фХ 1 (12) ", запускает синхрогенератор 9. В начальномсостоянии на выходах триггеров 10 и 11 должен быть нулевой сигнал, а микропроцессор 15 в начальном состоянии подготовлен для приема первых сигналов (кодов), По первому импульсу с синхрогенератора 9 ИВИ 12 и 13 устанавливаются в начальное (нулевое) состояние, АП 3 подключает выход передатчика 4, который начинает генерировать импульс длительностью тимп. ко входу антенны 1, а СУА 2 при этом обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время тимп в заДанном сектоРе (Й, Й + Ообз по законУ Йэл (1) (ИЛИ тизл (О, Этст жЕ ПЕРВЫЙ ИМПУЛЬС с выхода синхрогенератора 9 поступает на вход счетчика 8. Счетчик 8 является счетчиком-делителем на 2,По окончании действия импульса передатчика 4 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление (Й). Через определенное время Тпп после окончания действия импульса передатчика 4 синхрогенератор 9 вырабатывает второй импульс, по которому АП 3 подключает выход антенны 1 ко входу приемника 5, а СУА 2 обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время хпр (фиг.1) В СЕКТОРЕ ОбЗОРа (Й, 6 н + Ообэ ПО ЗаКОНУ Й,р (т) (или тпр (Я) (фиг.2). Этот же второй импульс с выхода синхрогенератора 9 поступает на вход установки в начальное состояние ИВИ 12 и 13 и на вход счетчика 8, на выходе которого появляется импульс, . Импульс с выхода счетчика 8 подается на входы установки в единичное состояние триггеров 10 и 11. Единичный сигнал с выходов триггеров 10 и 11 поступает на входы соответственно ИВИ 12 и 13, работающие, например, по методу счетных импульсов, начинают измерения. Отраженный от цели радиоимпульс (фиг.2) принимается антенной 1 и через АП 3 поступает на вход приемника 5; С выхода приемника 5 видеоимпульс поступает на входы одновибраторов 6 и 7, Одновибратор 7 формирует на своем выходе импульс по фронту поступающегона его вход импульса, Одновибратор 6 формирует на своем выходе импульс по спаду поступающего на его вход импульса. Импульсы с выходов одновибраторов 6 и 7 поступают на входы установки в нулевое состояние соответственно триггеров 10 и 11, Появление нулевого сигнала на выходе триггеров 10 и 11 и соответственно на входах ИВИ 12 и 13 означает момент скончания измерения, В результате измерений на выходах ИВИ 12 и 13 и на соответствующих входах микропроцессора 15 появятся коды соответственно 11 и г 1 (фиг,1), Импульс с выхода счетчика 8 через элемент задерж х 2 = тизл ( 01),10 хл = (хэ).,луча антенны 1 за время тимп (фиг.1) в сектоРе(Он, Он+ Ообз по законУ Йэл (1) (или Ьзл (6.Этот же третий импульс с выхода синхроге нератора 9 поступает на вход счетчика 8 ина входы установки в начальное состояние ИВИ 12 и 13, на выходах которых появятся нулевые коды,По окончанию действия импульса пере датчика 15 20 25 40 45 50 55 ки 14 (тпр, + тптзад:гпр) подается на синхровход микропроцессора 15. По этому импульсу микропроцессор 15 производит вычисления в соответствии с алгоритмом,х 1 = 01 = Опр (71) - Оо,ХЗ = Химп + аппп + т 1 тизл (01),т.е. формирует четыре промежуточных результата вычислений х 1-х 4.После окончания сканирования на приЕм Йр(гпр)= Й + Ообз (или тпр (6 н + Йбэ) = Хпр СУА 2 возвращает луч антенны 1 в начальное направление Й. Через определенный промежуток времени (%) (фиг.1) на выходе синхрогенератора 9 появляется третий импульс . По третьему импульсу с синхрогенератора 9 АП 3 подключит вход антенны 1 к выходу передатчика 4, который начинает генерировать радиоимпульс длительностью Тимп, а СУА 2 обеспечивает сканирование Онэл (Тимп) = Он+ Ообэ (или тизл(Он + 6 обэ) = тимп)1 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление Он. Через время аппп (фиг.1) после окончания действия импульса передатчика 4 синхрогенератор вырабатывает четвертый импульс, по которому АП 3 подключает выход антенны 1 ко входу приемника 5, а СУА 2 обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время тпр (фиг.1) в сектоРе обзоРа (Он, Й+ Ообэ по законУ Йр (т) (или тпр (6) (фиг.2), Этот же четвертый импульс поступает на вход установки в начальное состояние ИВИ 12 и 13, на вход счетчика 8, на выходе которого появится импульс. Импульс с выхода счетчика 8 подается на входы установки в единичное состояние триггеров 10 и 11 и на вход элемента задержки 14, Единичный сигнал с выходов триггеров 10 и 11 поступает на входы соответственно ИВИ 12 и 13, ИВИ 12 и 13 начинают измерения, Отраженный от цели радиоимпульс (фиг,2) принимается антен10 1807429 игдеЧп =1 О + 01 - 2 О 1 О 2 соз ( В 1 - Й. )1То5 Х = (Х 1, Х 5) = (О 1, 02, 01, %в То)То = То Ьэл (01) + Тиэл (%),Д Х 1 = Д О 1 = С(11 Тизл (Й/2,Д х 1+2 = Д Й+2 = бо + Й 1 р (11) - Й) р (Х),=- 1,2,15 Д Х 5 = Д То = Тиэл (01) 1 иэл (%) за счет учета неравномерности законов сканирования при излучении гиэл(6) и при приеме Й)р (т), т.е. за счет учета изменения длительности излучаемого (принимаемого) импульса при изменении направления (6) на объект вследствие его тангенциального движения (фиг,2, 1),Формула изобретения Х 6 Тизл(%) ХТ Химп+ Хпп + 12 Тизл (%) ха (х 7),Чп "с ха + Х 4 - хз х 7 соэ (х 1 х 5) Т ЬО - 2; -у."- " Лх Л х,дЧп дЧп х 1 д Х 1Еисми+ими+И вивисй)в х,в 1) СхимпвГпп+Ч - Вивввпвссввб) - 91=1Чп То 1 изл 1 иэл гдей =Й 1 р(а) -Оо,ГГ;С - скорость распространения сигнала; Ьэл( 01) и Ьзл) - закон сканирования луча антенны на излучение;Оо- ширина главного лепестка диаграммы направленности антенны,ной 1 и через АП 3 поступает на вход приемника 5. С выхода приемника 5 видеоимпульс поступает на входы одновибраторов 6 и 7, На выходе одновибратора 6 появится импульс в момент спада поступившего на его вход видеоимпульса, а на выходе.одновибратора 7 появится импульс в момент нарастания фронта поступающего на его вход видеоимпульса (фиг.1). Импульсы с выходов одновибраторов 6 и 7 переведут триггеры 10 и 11 из единичного в нулевое состояние. Момент перехода из единичного в нулевое состояние триггера 11(1 О) соответствует моменту окончания измерения для ИВИ 13 (12). На выходах ИВИ 12 и 13 в результате измерений появятся соответственно коды х 2 и 12 (фиг,1), которые поступают на входы микропроцессора 15. Импульс с выхода ЭЛЕМЕНТЗ ЗадвржКИ 14 (ХпрХзздХпр+ Хп) подается на синхровход микропроцессора 15, по которому микропроцессор 15 производит вычисления с учетом промежуточных результатов х 1-х 4 согласно алгоритмаХ 5 == Й 1 р(Х 2) - Оов- х 2+ хфт,е. на выходе микропроцессора 15 будет сформирован код, соответствующий величине путевой скорости Ч объекта. На этом система (фиг.3) заканчивает работу. Для данной системы заданными (известными) являются величины с, Охпп, химп, То, а также функциональные зависимости Й)р(т), Ьзл(б).Йо сравнению с прототипом предлагаемый способ измерения путевой скорости объекта Ч позволяет повысить точность определения Чп на величину Способ определения путевой скоростиобъекта, заключающийся в том, что излучаЮт ИМПУЛЬС ДЛИтЕЛЬНОСтЬЮ Химп И ПЕРИОДОМ 30 повторения То, принимают отраженный имПУЛЬС ЧЕРЕЗ ВрЕМя Хпп ПОСЛЕ ИЗЛуЧЕНИя при сверхбыстром сканировании луча ан- ТОННЫ В СЕКТОРЕ Ообэ, Эа ВРЕМЯ Химп, О Т Л И- ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения 35 точности измерения путевой скорости, дополнительно измеряют промежутки времени между началом сканирования на прием по законУ Й)р(т) и пеРедним 11 с задним х 1 фронтами принятого отраженного импуль-.40 са. через время То после излучения первогоимпульса излучают повторный импульс длительностью химп при сканировании луча антенны по закону Ьзл(о), принимают через время хпп после излучения повторного им пульса отраженный импульс, измеряютпромежутки времени между началом сканирования на прием по закону Й)р(т) и передним 12 и задним Ю фронтами отраженного импульса, а путевую скорость чп объекта 50 определяют по формуле,Заказ 137 В.: Тираж, Подписное ВНИИЙИ Государственного комитета по изобретениям и открйтиямпрй ГКЙТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 45 П101