Способ определения радиальной скорости объекта

СОКг)И)гКИХСОЦИАГИ ГИ Е кИ.,939 ЛУВИК ЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ ТОРСКО(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИАЛЬНОЙСКОРОСТИ ОБЬЕКТА ости чают женмени нтен- нием ос Изобретение относится к радиолокации и радионавигации и может быть использовано для измерения радиальной скорости объекта в системах со сверхсканированием,Известен частотный способ измерения радиальной скорости объекта, заключающийся в сравнении частот принятого и излученного сигнала, разность которых прямо пропорциональна радиальной скорости объектаОднако данный способ имеет низкую точность при излучении и приеме импульсных сигналов, так как при отражении от движущегося объекта смещение частоты приобретает каждая гармоническая составляющая спектра. Наиболее близким решением к предлагаемому изобретению является способ измерения радиальной скорости обьекта, заключающийся в излучении пачки импульсов с периодом То, приеме отраженных импульсов, измерении периода следования отраженных импульсов Т и формировании сигнала, прдпорционального величине радиальной скорости объекта Чр, в соответствии с выражением ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(57) Использование: измерение скор объекта, Сущность изобретения: излу сигнал с периодом То, принимают отра ный сигнал, измеряют промежутки вре т между началом сканирования луча а НЫ На ПРИЕМ ПО ЗаКОНу 1 ор(Щ И ОКОНЧа действия 1-го принятого отраженного пульса, определяют радиальную скор Ч по приведенной формуле. 4 ил. Чр = - (То Тч)/Тос2(1) Однако данный способ имеет низкую точность измерения радиальной скорости обьекта в случае сверхбыстрого сканирования луча антенны из-за неучета тангенциальной составляющей полного вектора скорости объекта.Целью изобретения является повышение точности измерения радиальной скорости обьекта в случае сверхбыстрого сканирования луча антенны за счет учета тангенциальной составляющей скорости обьекта,Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения радиальной скорости объекта, заключающемся в излучении импульсов с периодом Т, и приеме отраженных импульсов, дополнительно измеряют промежутки времени т между началом сканирования луча антенны на прием по закону 6 Ьр(т) (или тпр(6) и окончанием действия -го принимаемого отраженного импульса и формируют сигнал, пропорциональный величине радиальной скорости объекта Чр, в соответствии с выражением(7) где Ти Т - периоды следо о излучаемых и отраж тотипе. П ример, Пустьээко при излучении 1 изл(6) и и сигнала совпадают и равногде О,1= Таким позволяет диальной прототипо ние)2 рассчитываетс браэом, преала овыситьточность корости объекта (1) на величину ния соответстных импульсов я согласно (5). аемый способ измерения ра в сравнении с (см. Приложевенн в про рования е 1 прЯ ы скаи примернь 1 изл(6) = 1 пр(Щ = 1 й = гим 6:бзТ ы 01 и й связаны соотнаше ем У1 ч 1 изп О ) 1 Изл ( О ) ) 6 - .й+хй(10 ГДЕ 6 йзл(1) (ИЛИ 1 излЩ) - ЗаКОН СКаНИРОВаНИЯлуча антенны при излучении импульса; 561) - ширина луча (диаграммы направленности (ДН) антенны.Сущность способа заключается в следующем,Луч антенны сканирует по закону 6 йзл(1) 10и эа время длительности излучаемого импульса гимп (длительность импульса передатчика) поворачивается в секторе (61,6 и+ 6 бз) (фиг. 1). Через определенный промежуток времени гпп в том же секторе начинает сканировать луч антенны по закону61 р(1) ДлЯ пРиема отРаженного от объектасигнала, За время гпр разворота луча антен- .ны при приеме (фиг. 2) луч поворачивается снапРавлениЯ О до напРавлени(61+ й,бз),Во время этогб поворота с направления01 принимается отраженный ог объекта импульс, длительность которого определяетсякак временем разворота луча (ДН) ан пиныотносительно этого 61 направления на угол,равный ширине ДН антенны Яо ги = 1 пр(61 + Ро)" 1 пр(О 1) (4 так и положением цели внутри образован- З 0 ного "слоя видимости". Из фиг. 1, 2 видно, что момент окончания приема сигнала с направления 61 (моме т окончания действия 1-го принимаемого отраженного импульса) равен Тогда направление на цель О определяетсявыражением Далее измеряют промежуток времени г 1 между началом сканирования луча антенны на прием и окончанием действия первого принимаемого отраженного импульса.После окончания сканирования луча ан- ЕННЫ НЭ ПРИЕМ. (1 пр(61 - йобз) = гпр) ЧЕРЕЗ опзределенное время гп луч антенны начинаЕт СКЭНИрОВатЬ ПО ЗаКОНу Йлзл(1) дЛя ИЗЛуЧЕ- ния импульса передатчика. За время, равное длительности гимп импульса передатчика, луч антенны разворачивается в секторе обзора (61, Йи+ (Эобз). Через вреМя гпп ПОСЛЕ ОКОНЧаНИя ИЗЛуЧЕНИя (1 изл(61+ +9 обз) = гимп) (фИГ Р) В ЭТОМ ЖЕ СЕКТО- ре начинает сканировать луч антенны по закону 6 Пр(1) для приема отраженного от объекта, находящегося в направлении 6, си 1 нала. В общем случае 62 Ф 61 (01+1 Ф 61 ),таккакмодульполного вектора сКорости объектл " .Имеет помимо радиальной Чр и тангенциальную Ч составляющую: Измеряется промежуток времени г 2 (ф г, 2) между началом сканирования на прием и окончанием действия второго прини 1 иаемого отраженного импульса.На основе измеренных значений г 1 и г 2 и известного периода То формируют сигнал, пропорциональный величине радиальной скорости объекта, в соответствии с выражением (см. приложение)ЬЧ х ЕЬ М = 100, х = 0,1 точности в срав не сканируе обознач и фиг, - Т тг с с с формулой(1) для (объект движетизмерителю Ч = Чр); где х - та доля ширины ДН, на величину которой смещается объект в промежуток времени между двумя излучаемыми импульсами, а период следования То излучаемых импульсов кратен длительности импульса Тимо передатчика: Тогда выражение (8) примет вид Для случая Йо/езбз = 0,1, тносительное повышение ение с прототипом равно случае, когда луч антенн тпр(9 = тизл(9, 3 примет вид что полностью совпадаетпрототипа,В случае, когда Чт = 0вдоль направления 01 к и а выражение (7) снова вырождается в формулу (1) для прототипа,Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения радиальной скорости объекта за счет учета тангенциальной составляющей скорости объекта, т.е, достигается поставленная цель изобретения.На фиг, 4 представлена система, реализующая способ измерения радиальной скорости объекта. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Система, реализующая предлагаемый способ измерения радиальной скорости объекта, состоит из антенны 1, системы управления антенной 2 (СУА), антенного переключателя 3 (АП), передатчика 4, приемника 5, устройства формирования импульса окон-. чания счета 6(УФИОС), триггеров 7, 8, измерителей временного интервала 9, 10 (ИВИ), микропроцессора 11, счетчиков-делителей на 2 12, 13 (СТ), сумматора по модулю 2 14 (ЗМ) и синхрогенератора 15, причем информационный вход антенны 1 подключен к выходу АП 3, первый вход АП 3 соединен со входом приемника 5, выход приемника 5 подключен к УФИОС 6, выход УФИОС 6 соединен со входами установки в нулевое состояние триггеров 7 и 8, выходы триггеров 7 и 8 подключены к входам ИВИ соответственно 9 и 10, выходы ИВИ 9 и 10 соединены соответственно с первым и вторым входами микропроцессора 11, выход микропроцессора 11 является выходом системы, пусковой вход системы соединен со входами начальной установки триггеров 7 и 8 и входом запуска синхрогенератора 15, выход синхрогенератора 15 подключен к синхровходам АП 3, СУА 2 и передатчика 4.и к входу СТ 12, выход СТ 12 подключен к первому входу ЯМ 14 и через СТ 13 ко второму входу ЯМ 14 и входу установки в единичное состояние триггера 7, выход ЯМ 14 подключен ко входу установки в единичное состояние триггера 8, выход передатчика 4 соединен со вторым входом АП 3, выход СУА 2 соединен с управляющим входом антенны 1.Система, реализующая предлагаемый способ, работает следующим образом,Пусковой импульс на пусковом входе системы переводит триггеры 7 и 8 в началь ное (нулевое) состояние и запускает синхро. генератор 15. По первому импульс с синхрогенератора 15 АП 3 подключает в 1 - ход передатчика 4 ко входу антенны 1, передатчик начинает генерировать импульс длительностью тимп, а СУА 2 при этом обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время зим- в заданном секторе обзора (Ян, Яп + Иоь) по закону ейл(т) (или Ьзл(6). Этот же первый импульс с выхода синхрогенератора 15 поступает на вход С 12. По окончанию действия импульса передатчика 4 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление Эн,.По второму импульсу синхрогенератора 15 АП 3 подключает выход антенны 1 ко входу приемника 5, а СУА 2 обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время напр (фиг. 2) в секторе обзора (6 Ъ, (Эн + 8 Ьбз) по закону (.Ър(1) (или Ьр(6), По окончанию дей1809399 10 15 20 30 35 40 45 Оо,= 1,2, 55О = Яр ( г ) " ым предлагаесить точность ости Чр обьекта х( ствия второго импульса синхрогенераторэ 15 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление Ю.Этот же второй импульс с выхода синхрогенератора 15 поступает на вход СТ 12, на выходе которого появляется единичный сигнал, который подается на первый вход ЯМ 14 и на вход СТ 13. Так как на второй вход ЯМ 14 поступает нулевой сигнал с выхода СТ 13, то на выходе. ЯМ 14 появится единичный сигнал, который поступит на вход установки в единичное состояниетриггера 8. В результате чего на выходе триггера 8 появится высокий потенциал, который поступит на вход ИВИ 10, ИВИ 10, работающий, например по методу счетных импульсов, начинает измерение, Отраженный от цели радиосигнал принимается антенной 1 и через АП 3 поступает на вход приемника 5. С выхода приемника 5 видеоимпульс поступает на вход УФИОС 6. УФИОС 6 (например, .одновибратор) формирует импульс в момент спада поступающего на его вход видеоимпульса. Импульс с выхода УФИОС 6 поступает на вход установки в нулевое со стояние триггеров 7 и 8. Так как триггер 7 находился до этого в нулевом (начальном) состоянии, то его состояние не изменится. А на выходе триггера 8 появится нулевой потенциал, который поступает на вход ИВИ 10. Момент появления нулевого потенциала на входе ИВИ 10 соответствует моменту окончания измерения. Результат измерения (например, код) г 1 с выхода ИВИ 10 поступает на первый вход микропроцессора 11,По третьему импульсу с синхрогенератора 15 АП 3 подключает выход передатчика.4 ко входу антенны 1, передатчик начинает генерировать импульс длительностью тип (фиг, 2), а СУА 2 при этом обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время ги,п в секторе обзора (ей, 9+ бЬбз) по закону 8 йзл(1) (или 1 иэлЩ). Этот же импульс с выхода синхрогенератора 15 поступает на вход СТ 12, По окончанию действия импульса передатчика 4 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление О. По сравнению с извест мый способ позволяет пов измерения радиальной скор на величину По четвертому импульсу синхрогенератора 15 АП 3 подключает выход антенны 1 ко входу приемника 5, а СУА 2 обеспечивает сканирование луча антенны 1 за время 7 р в секторе обзора (Юь Он + 96 з) по закону Юр(т) (или тпр(6, По окончанию действия четвертого импульса с выхода синхрогенератора 15 СУА 2 переводит луч антенны 1 в начальное направление 6. Этот же четвертый импульс с выхода синхрогенератора 15 поступает на вход.СТ 12, на выходе которого появится единичный сигнал, который подается на первый вход ЯМ 14 и на вход СТ 13. Этот единичный сигнал с выхода СТ 12 появится на выходе СТ 13, поэтому на обоих входах ЯМ 14 появятся единичные сигналы, в результате чего на выходе ЯМ 14 будет нулевой потенциал. Нулевой. потенциал на выходе ЯМ 14 не изменит нулевого состояния триггера 8. На. вход установки в единичное состояние триггера 7 поступает единичный сигнал с выхода СТ 13, что вызовет появление высокого потенциала на выходе триггера 7. Высокий потенциал с выхода триггера 7 подается на вход ИВИ 9, который начинает измерение. Отраженный от цели радиосигнал принимается антенной 1 и через АП 3 поступает на вход приемника 5. С выхода приемника 5 видеоимпульс поступит на вход УФИОС 6, который формирует импульс в момент спада. поступающего на его вход видеоимпульса, Импульс с выхода УФИОС 6 поступает на вход установки в нулевое состояние триггеров 7 и 8, В результате этого триггер 7 перейдет из единичного в нулевое состояние, Нулевой потенциал поступит на вход ИВИ 9, который в момент появленйя нулевого потенциала прекратит измерения, Результат измерения т 2 (например, код) с выхода ИВИ 9 поступит на второй вход микропроцессора 11, В результате подачи, например, кодов т 1 и тг на оба входа микропроцессора 11, на его выходе будет сформирован сигнал (например, код), пропорциональный величине радиальной скорости Чр обьекта, в соответствии с выражением1809399 10 Способ определения радиальной скорости объекта, включающий излучение сигна.лов с периодом То и прием отраженных сигналов при сверхбыстром сканировании луча антенны в секторе Йь за время симл длительности импульса и определение радиальной скорости по результатам обработ 2 где 6-Щ: 1.-тизл(6 Оюзл(т) - за луча антенны на излуче3, 15 6 Ь - ширина главного лепестка диагования раммы направленности антенны;с - скорость распространения радиоволн. 1+1,1=1Он скэниие; Формула изобретения ки принятых сигналов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения. радиальной скорости, измеряют промежутки времени д между началом скани рования луча антенны на прием по закону . ьр(6) и окончанием действия 1-го принятогоотраженного импульса, а радиальную скорость Чр объекта определяют по формуле1809399 орректор И, Шмакова при ГКНТ СС л.Гагарина. 101 Составитель Е. Погиб тор В. Трубченко Техред М.МоргенталЗаказ 1284 Тираж В Н ИИПИ Госудаоственного комитета по изобретения 113035, Москва, Ж, Раушская н