RU2550365C1 - Method of distance determination to earth surface - Google Patents
Method of distance determination to earth surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2550365C1 RU2550365C1 RU2014110388/07A RU2014110388A RU2550365C1 RU 2550365 C1 RU2550365 C1 RU 2550365C1 RU 2014110388/07 A RU2014110388/07 A RU 2014110388/07A RU 2014110388 A RU2014110388 A RU 2014110388A RU 2550365 C1 RU2550365 C1 RU 2550365C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- range
- reflected
- value
- detection
- Prior art date
Links
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении различных радиолокационных систем, предназначенных для определения дальности от движущегося объекта до поверхности земли, использующих принцип отражения радиоволн (радиодальномеры или дальномеры).The invention relates to the field of radar technology and can be used in the construction of various radar systems designed to determine the distance from a moving object to the earth's surface, using the principle of reflection of radio waves (radio rangefinders or rangefinders).
Известен способ определения дальности D до поверхности земли [1], применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в измерении временной задержки tЗАД (временного интервала) от момента излучения зондирующего сигнала и до момента приема зондирующего сигнала, отраженного от поверхности земли (отраженный сигнал).A known method for determining the distance D to the earth’s surface [1], used in radio range finders using the principle of reflection of radio waves, which consists in measuring the time delay t RAD (time interval) from the moment of emission of the sounding signal to the moment of receiving the sounding signal reflected from the earth’s surface ( reflected signal).
Способ [1] реализуется следующим образом.The method [1] is implemented as follows.
Излучают зондирующий сигнал, длительностью tЗОНД, в направлении поверхности земли с периодом TC.A probe signal is emitted with a duration t of the PROBE in the direction of the earth's surface with a period of T C.
Дифференцируют фронт принятого отраженного сигнала так, что максимум продифференцированного сигнала находился на фронте отраженного сигнала.The front of the received reflected signal is differentiated so that the maximum of the differentiated signal is at the front of the reflected signal.
Осуществляют обнаружение (поиск) по дальности сигнала, отраженного от поверхности земли, используя селектирующие импульсы, которые перемещают в диапазоне времен tЗАД МАКС задержек от минимума до максимума, что соответствует изменению дальности от минимума до максимума по расстоянию. При этом селектирующие импульсы имеют одинаковую длительность и амплитуду.Detect (search) by the range of the signal reflected from the earth’s surface using selection pulses that move delays from minimum to maximum in the time range t REF. MAX , which corresponds to a change in the distance from minimum to maximum along the distance. In this case, the selecting pulses have the same duration and amplitude.
Процесс поиска (обнаружения) отраженного сигнала заканчивается, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией, находящейся на равном расстоянии от каждого селектирующего импульса.The search (detection) process of the reflected signal ends when the maximum of the differentiated reflected signal coincides with a line at an equal distance from each breeding pulse.
Причем длительность каждого селектирующего импульса tСИ устанавливают такой, чтобы она превышала длительность фронта tФ ОТР отраженного сигналаMoreover, the duration of each selection pulse t SI is set such that it exceeds the duration of the front t OTR of the reflected signal
Осуществляют слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем отслеживания его временного положения за счет поддержания постоянным состояния, когда максимум продифференцированного отраженного сигнала совпадает с линией соприкосновения селектирующих импульсов.Tracking (tracking) of the detected signal by tracking its temporal position by maintaining a constant state when the maximum of the differentiated reflected signal coincides with the line of contact of the selecting pulses.
Измеряют временной интервал, равный временной задержке tЗАД между моментом излучения зондирующего сигнала (импульса) и до момента приема отраженного сигнала - фронта отраженного сигнала (максимум продифференцированного отраженного сигнала).Measure the time interval equal to the time delay t REFERENCE between the moment of radiation of the probing signal (pulse) and until the moment of receiving the reflected signal - the front of the reflected signal (maximum of the differentiated reflected signal).
Вычисляют дальность D (расстояние) до поверхности земли по измеренному значению tЗАД по формулеThe range D (distance) to the earth’s surface is calculated from the measured value t REF by the formula
где с - скорость распространения сигнала.where c is the signal propagation speed.
Выдают измеренное значение дальности.The measured range value is output.
Недостатками способа [1] являются:The disadvantages of the method [1] are:
- недостаточная надежность способа - отсутствие обнаружения отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала;- insufficient reliability of the method - the lack of detection of the reflected signal at a high rate of change of the time delay of the reflected signal;
- недостаточная точность определения дальности D до поверхности земли, которая определяется длительностью селектирующего импульса tСИ, а уменьшить значение tСИ не удается в силу ограничения (1), в противном случае надежность обнаружения и слежения за отраженным сигналом снижаются и возможна потеря сигнала до измерения его параметров; различие в амплитудах и форме селектирующего импульса также снижает точность определения дальности;- insufficient accuracy in determining the distance D to the earth's surface, which is determined by the duration of the selecting pulse t SI , and it is not possible to reduce the value of t SI due to constraint (1), otherwise the reliability of detection and tracking of the reflected signal is reduced and signal loss may occur before it is measured parameters; the difference in the amplitudes and shape of the selection pulse also reduces the accuracy of determining the range;
- невозможность уверенного обнаружения отраженного сигнала при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице;- the impossibility of reliable detection of the reflected signal at signal-to-noise ratios close to unity;
- недостаточная точность определения дальности при малых значениях отношения сигнал-шум, так как помехи увеличивают нестабильность фронтов селектирующих импульсов и снижают точность определения максимума продифференцированного отраженного сигнала;- lack of accuracy in determining the range at low values of the signal-to-noise ratio, since interference increases the instability of the fronts of the selecting pulses and reduces the accuracy of determining the maximum of the differentiated reflected signal;
- большое время обнаружения (поиска) сигнала, которое определяется временем перемещения селектирующих импульсов в диапазоне времен tЗАД МАКС от минимума до максимума;- a long time of detection (search) of the signal, which is determined by the time of movement of the selecting pulses in the time range t REAR MAX from minimum to maximum;
- высокая вероятность ложной тревоги и низкая вероятность правильного обнаружения отраженного сигнала из-за отсутствия при определении дальности накопления сигналов при определении дальности до поверхности земли.- a high probability of false alarm and a low probability of correct detection of the reflected signal due to the absence of a signal when determining the range of accumulation of signals when determining the distance to the earth's surface.
Известен способ определения дальности D до поверхности земли [2], выбранный за прототип, применяемый в радиодальномерах, использующих принцип отражения радиоволн, и заключающийся в проведении трехэтапных измерений - грубого измерения дальности на первом этапе, точного измерения дальности на втором этапе, подтверждения результатов точного измерения дальности результатами грубого измерения на третьем этапе.There is a method of determining the distance D to the surface of the earth [2], selected as a prototype used in radio range finders using the principle of reflection of radio waves, and consisting in three-stage measurements - a rough measurement of range at the first stage, accurate measurement of range at the second stage, confirmation of the results of accurate measurement range results of rough measurement in the third stage.
Реализация способа [2] заключается в следующем.The implementation of the method [2] is as follows.
Первый этап проводят в два подэтапа.The first stage is carried out in two sub-stages.
Первый подэтапFirst sub-step
Излучают зондирующий сигнал длительностью tЗОНД в направлении поверхности земли с периодом ТС.Emitting a probe signal PROBE duration t in the direction of the earth's surface with a period T C.
Измеряют временную задержку, определяющую первое грубое значение дальности DГРУБ согласно (2), путем поиска и предварительного обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале tЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения определяемой дальности DМИН до максимального значения определяемой дальности DМАКС, разбитым на N селектирующих импульсов, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt (каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс), на который разбивают интервал определяемой дальности ΔR.The time delay is measured, which determines the first rough value of the range D of the GRUB according to (2), by searching and preliminary detecting the signal reflected from the surface of the earth in the time interval t of the ZAP corresponding to the time interval from the minimum value of the determined range D MIN to the maximum value of the determined range D MAX selects decomposed into N pulses are partial time intervals of equal duration Δt (each of which corresponds to a selectable pulse) on cat ing break interval defined range ΔR.
Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах длительностью Δt.The search for a signal reflected from the earth’s surface is carried out by accumulating the reflected signals in N selective pulses of duration Δt.
Для сохранения высокой вероятности правильного обнаружения отраженного сигнала при заданной вероятности ложной тревоги устанавливают порог накопления k.To maintain a high probability of correct detection of the reflected signal at a given probability of false alarm, the accumulation threshold k is set.
Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения времени обнаружения (поиска) сигнала. Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов длительностью Δt происходит превышение порога накопления k.A search for the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses to reduce the time of detection (search) of the signal. The reflected signal is considered to be detected when the accumulation threshold k is exceeded in one of the selecting pulses of duration Δt.
Выполняют первое грубое определения дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение определяет первое грубое значение дальности DГРУБ1 по (2).Perform the first rough range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value determines the first coarse value of the range D GRU1 according to (2).
Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки .The first coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured first coarse value of the time delay .
Точность получения дальности DГРУБ1 определяется длительностью селектирующего импульса Δt.The accuracy of obtaining the range D GRUB1 is determined by the duration of the selecting pulse Δt.
Таким образом, производят устойчивое обнаружение отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала с низкой точностью определения дальности.Thus, stable detection of the reflected signal is made at a high rate of change in the time delay of the reflected signal with low accuracy in determining the range.
Второй подэтапSecond sub-step
Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале Δt1, соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли за счет уменьшения вероятности обнаружения ложного сигнала при уменьшении зоны поиска.The second rough (preliminary) range determination is carried out in the time interval Δt 1 corresponding to the reduced search zone, the application of which increases the noise immunity of the method of determining the distance to the earth's surface by reducing the probability of detecting a false signal while reducing the search zone.
Длительность всех селектирующих импульсов Δt1 равна длительности трех селектирующих импульсов Δt: селектирующему импульсу Δt, в котором был обнаружен отраженный сигнал, и двум соседним (справа и слева от него), в которые может сместиться отраженный сигнал за время окончательного обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе. Центр временного интервала Δt1 соответствует временному положению центра селектирующего импульса Δt, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала UОТР.The duration of all the selection pulses Δt 1 is equal to the duration of the three selection pulses Δt: the selection pulse Δt, in which the reflected signal was detected, and two adjacent ones (to the right and to the left of it), into which the reflected signal can shift during the final detection of the reflected signals in the second substep . The center of the time interval Δt 1 corresponds to the time position of the center of the selecting pulse Δt, in which a preliminary detection of the reflected signal U OTP occurred.
Окончательное обнаружение отраженных сигналов проводят путем накопления отраженных сигналов в N1 селектирующих импульсах Δt1, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности. Причем Δt1=Δt/b, где b≥4, что повышает точность измерения дальности при окончательном обнаружении отраженных сигналов.The final detection of reflected signals is carried out by accumulating the reflected signals in N 1 selection pulses Δt 1 , which are partial time intervals of the same duration. Moreover, Δt 1 = Δt / b, where b≥4, which increases the accuracy of measuring range with the final detection of reflected signals.
Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt1 происходит превышение порога накопления k1. Причем k1<k.The reflected signal is considered to be detected when one of the selective pulses Δt 1 is exceeded the accumulation threshold k 1. Moreover, k 1 <k.
Выполняют второе грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение определяет второе грубое (предварительное) значение дальности DГРУБ2 по формуле (2).Perform a second rough range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value determines the second coarse (preliminary) value of the range D GRUB2 according to the formula (2).
Точность измерения временной задержки определяется длительностью селектирующего импульса Δt1, что повышает точность измерения дальности при окончательном обнаружении отраженных сигналов.Time Measurement Accuracy the delay is determined by the duration of the selecting pulse Δt 1 , which increases the accuracy of the range measurement with the final detection of reflected signals.
Второй этапSecond phase
Выставляют опорный сигнал UОПОРН c задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности. Set the reference signal U OPORN with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of the range.
Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.Reset all accumulated information for all breeding pulses to zero to enable subsequent detections.
Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного UОТР сигнала и опорного UОПОРН сигнала для выработки сигнала ΔtР рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов tОТР и tОПОРH.Exactly tracking (tracking) the detected signal by discriminating the received reflected U OTP signal and the reference U OPOR signal to generate a mismatch signal Δt P , which is the difference in the time positions of these signals t OTP and t OPORH .
Сигнал рассогласования ΔtP воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами UОТР и UОПОРH так, чтобы она стремилась к нулю.The mismatch signal Δt P acts on the reference signal, changing the delay between the signals U OTP and U OPH so that it tends to zero.
Измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала UОПОРН, осуществляют точное (окончательное) определение дальности DТОЧН до поверхности земли по измеренному значению согласно выражению (2). Точность измерения временной задержки определяется эквивалентной полосой, при которой происходит процесс дискриминации.Measure the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the temporary position of the reference signal U OPORN , carry out an accurate (final) determination of the range D EXT to the surface of the earth from the measured value according to the expression (2). Time delay measurement accuracy is determined by the equivalent band in which the discrimination process occurs.
Вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки .The exact (final) value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured exact (final) value of the time delay .
Третий этап - подтверждение результатов точного определения дальности.The third stage is the confirmation of the results of accurate range determination.
Проводят двухподэтапное обнаружение отраженного сигнала UОТП (аналогично двухподэтапному обнаружению отраженного сигнала на первом этапе), выполняя на первом подэтапе предварительное обнаружение отраженных сигналов и первое грубое определение дальности во всем диапазоне определяемых дальностей с низкой точностью определения дальности и проводя на втором подэтапе окончательное обнаружение отраженных сигналов и второе грубое определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей.Two-stage detection of the reflected signal U OTP is carried out (similar to two-stage detection of the reflected signal at the first stage), performing preliminary detection of the reflected signals and the first rough range determination in the entire range of the determined ranges with low accuracy of determining the range and conducting the final detection of the reflected signals in the second sub-stage and the second rough definition of range in a limited range of determined ranges.
После завершения каждого обнаружения отраженного сигнала на третьем этапе обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.After each detection of the reflected signal is completed, at the third stage, all accumulated information on all the selection pulses is zeroed to enable subsequent detections.
Двухподэтапное обнаружение проводят циклически без изменения задержки опорного сигнала UОПОРН.Two-stage detection is carried out cyclically without changing the delay of the reference signal U OPORN .
Сравнивают с пороговым значением ΔD разности результатов второго грубого и точного определений дальности. Пороговое значение ΔD определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δf1. В результате происходит подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала UОТП, обеспечивая при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.Compare with the threshold value ΔD the difference of the results of the second rough and accurate definitions of range. The threshold value ΔD is determined by the duration of two selective pulses Δf 1 . As a result, the results of accurate range determination are confirmed by cyclic detection of the reflected signal U OTP , providing, with accurate range determination, probabilistic characteristics (false alarm probabilities and correct detection) obtained by rough range determination.
При непревышении разности результатов измерений порогового значения ΔD вычисляют точное значение дальности DТОЧН до поверхности земли.If the difference in the measurement results of the threshold value ΔD does not exceed, the exact value of the distance D EXACT to the earth's surface is calculated.
Выдают точную определенную дальность DТОЧН по определенному точному значению временной задержки.An exact determined range D EXCLUSIVE is given for a specific exact value of the time delay.
При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал UОПОРН с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последнему второму грубому определению дальности до земной поверхности tОПОРН, и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующего импульса Δt1, в котором произошло обнаружение, и которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли.If the difference in the measurement results exceeds the threshold value ΔD, the exact range determination is stopped, the reference signal U OPORN is set with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last second rough determination of the distance to the ground surface t OPORN , and an accurate measurement of the time interval corresponding to the last position of the selection pulse Δt 1 , in which the detection occurred, and which is used to calculate the exact value of the distance to the surface of the earth.
Проводят подтверждение результатов точного определения временной задержки и выдают точное значение дальности.Confirm the results of the accurate determination of the time delay and give the exact value of the range.
При отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное определение дальности затруднено, выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.If there is no confirmation of the results of the exact determination of the range that occurs: when the signal-to-noise ratio is close to unity, when the reflected signal disappears and others, when the exact determination of the range is difficult, the calculated rough range value is given as the result of determining the distance to the earth's surface.
Недостатком способа [2] является недостаточная надежность - отсутствие возможности обнаружения отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала. Дело в том, что отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt1 происходит превышение порога накопления k1. При высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала, когда земная поверхность имеет большие перепады высот рельефа или движущийся объект движется с большой вертикальной скоростью (в том числе и со знакопеременной вертикальной скоростью) и прочее, количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах будет недостаточно для превышения порога накопления k1 и отраженный сигнал не будет обнаружен.The disadvantage of this method [2] is the lack of reliability - the inability to detect the reflected signal at a high rate of change in the time delay of the reflected signal. The fact that the reflected signal is considered to be detected when one of the selective pulses Δt 1 is exceeded the accumulation threshold k 1. At a high rate of change in the time delay of the reflected signal, when the earth's surface has large differences in elevation of the relief or a moving object moves at a high vertical speed (including an alternating vertical speed) and so on, the number of accumulated reflected signals in the selection pulses will not be enough to exceed the threshold accumulation k 1 and the reflected signal will not be detected.
Кроме того, из-за снижения порога накопления с k до k1 уменьшается вероятность правильного обнаружения отраженного сигнала при заданной вероятности ложной тревоги.In addition, due to a decrease in the accumulation threshold from k to k 1 , the probability of correct detection of the reflected signal at a given probability of false alarm decreases.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение надежности способа определения дальности до поверхности земли за счет адаптации длительности селектирующих импульсов к скорости изменения временной задержки отраженного сигнала на втором подэтапе обнаружения сигнала третьего этапа.The technical result of the invention is to increase the reliability of the method of determining the distance to the earth's surface by adapting the duration of the selecting pulses to the rate of change of the time delay of the reflected signal in the second sub-step for detecting the signal of the third stage.
Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до поверхности земли, заключающемся в излучении зондирующего сигнала в направлении поверхности земли, поиске и обнаружении сигнала, отраженного от поверхности земли, и слежении за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала Δtp рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов и воздействующего на опорный сигнал, изменяя его временное положение так, чтобы сигнал рассогласования стремился к нулю Δtp→0, измерении временного интервала, равного временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала, вычислении дальности D до поверхности земли по измеренному значению временной задержки, определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа. На первом этапе в два подэтапа осуществляют поиск и обнаружение отраженных сигналов. На первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах Δt, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности, на которые разбивают интервал измеряемой дальности ΔR, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k, причем k>1. Выполняют первое грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временной задержки между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала. Поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам. Вычисляют первое грубое (предварительное) значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому (предварительному) значению временной задержки. На втором подэтапе проводят окончательное обнаружение отраженных сигналов во временном интервале tЗАД1 постоянной длительности путем накопления отраженных сигналов в N1 селектирующих импульсах Δt1, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности, причем Δt1=Δt/b, где b≥4, а длительность всех селектирующих импульсов Δt1 равна длительности трех селектирующих импульсов Δt, с центром временного интервала tЗАД1, соответствующим временному положению центра селектирующего импульса Δt, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала, и превышения в одном из селектирующих импульсов Δt1 порога накопления k1, причем k1<k. Выполняют второе грубое определение дальности путем измерения временной задержки между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала. Поиск и обнаружение отраженного сигнала проводят одновременно по всем селектирующим импульсам N1. Вычисляют второе грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому (предварительному) значению временной задержки. На втором этапе выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности. Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам. Осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала Δtp рассогласования и уменьшения его длительности до нуля. Измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала. Вычисляют точное значение дальности до поверхности земли по измеренному точному значению временной задержки. На третьем этапе проводят подтверждение результатов точного определения дальности путем обнаружения отраженного сигнала в два подэтапа без изменения задержки опорного сигнала (аналогично обнаружению отраженного сигнала на первом этапе). На первом подэтапе проводят поиск и предварительное обнаружение отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах Δt, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности, и превышения в одном из селектирующих импульсов порога накопления k. Выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временной задержки между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала. Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки. На втором подэтапе осуществляют окончательное обнаружение отраженного сигнала. Выполняют второе грубое определение дальности путем измерения временной задержки между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала. Вычисляют второе грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному второму грубому значению временной задержки. Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам. Сравнивают с пороговым значением разности результатов грубого и точного определений дальности. При непревышении разности результатов определения дальности порогового ΔD значения вычисляют точное значение дальности до поверхности земли по измеренному точному значению временной задержки и выдают точную определенную дальность. При превышении разности результатов определения дальности порогового ΔD значения прекращают точное определение дальности. Выставляют опорный сигнал с задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последней грубо определенной дальности, и проводят точное измерение временного интервала, которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли. Проводят подтверждение результатов точного измерения временной задержки и выдают точное значение дальности. При отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности выдают вычисленное грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли. На третьем этапе первый подэтап поиска и предварительного обнаружения отраженных сигналов путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах Δt проводят однократно. На втором подэтапе третьего этапа циклически осуществляют обнаружение отраженного сигнала и вычисление второго грубого значения дальности до поверхности земли и сравнение с пороговым значением разности результатов второго грубого и точного определений дальности. Обнаружение отраженных сигналов проводят в ограниченном диапазоне определяемых дальностей, соответствующем временному интервалу tЗАД2 переменной длительности с использованием порога накопления k по N2 селектирующим импульсам Δt(i) переменной длительности, текущее значение которых изменяют после каждого i-го обнаружения отраженных сигналов как Δt(i)≥Δt1+2ΔtP(i-1), где Δtp(i-1) - среднее значение сигнала рассогласования между принятым отраженным сигналом и опорным сигналом при точном слежении за время проведения предыдущего обнаружения отраженных сигналов на третьем этапе, а центр временного интервала tЗАД2 соответствует в i-м цикле обнаружения отраженных сигналов временному положению центра селектирующего импульса Δt(i), в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР в (i-1)-м цикле обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе третьего этапа. После каждого цикла обнаружения обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам.The technical result is achieved by the fact that in the method of determining the distance to the earth’s surface, which consists in emitting a probe signal in the direction of the earth’s surface, searching for and detecting a signal reflected from the earth’s surface, and tracking the detected reflected signal by discriminating the received reflected signal and the reference signal for generating Δt p error signal representing a difference between the temporal positions of these signals and acting on the reference signal by changing its temporal put s so that the error signal tends to zero Δt p → 0, measuring a time interval equal to the time delay between the emitted signal and the temporal position of the reference signal, the distance calculating D to the ground surface from the measured value of the time delay, determining distance to the ground surface is carried out in three stage. At the first stage, the search and detection of the reflected signals are carried out in two sub-stages. In the first sub-step, a search and preliminary detection of the reflected signals is carried out by accumulating the reflected signals in N selective pulses Δt, which are partial time intervals of the same duration, into which the interval of the measured range ΔR is divided, and if the accumulation threshold k is exceeded in one of the selecting pulses, and k> 1 . The first coarse (preliminary) range determination is performed by measuring the time delay between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflected signal was detected. Search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all breeding pulses. The first coarse (preliminary) value of the distance to the earth's surface is calculated from the measured first coarse (preliminary) value of the time delay. In the second sub-step, the final detection of the reflected signals in the time interval t ZAD1 of constant duration is carried out by accumulating the reflected signals in N 1 selection pulses Δt 1 , which are partial time intervals of the same duration, with Δt 1 = Δt / b, where b≥4, and the duration of all of the selection pulses Δt 1 is equal to the duration of the three selection pulses Δt, with the center of the time interval t ZAD1 corresponding to the temporary position of the center of the selecting pulse Δt, in which the preliminary detection of the reflected signal and the excess in one of the selecting pulses Δt 1 the accumulation threshold k 1 , and k 1 <k. A second rough range determination is performed by measuring the time delay between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflection of the signal was detected. Search and detection of the reflected signal is carried out simultaneously for all breeding pulses N 1 . The second coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured second coarse (preliminary) value of the time delay. At the second stage, the reference signal is set with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of the range. Reset all accumulated information for all breeding pulses. Exact tracking of the detected reflected signal is carried out by discrimination of the received reflected signal and the reference signal to generate a mismatch signal Δt p and reduce its duration to zero. Measure the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the temporary position of the reference signal. The exact value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured exact value of the time delay. At the third stage, the results of accurate range determination are confirmed by detecting the reflected signal in two sub-steps without changing the delay of the reference signal (similar to detecting the reflected signal at the first stage). In the first sub-step, a search and preliminary detection of reflected signals is carried out by accumulating the reflected signals in N selection pulses Δt, which are partial time intervals of the same duration, and exceeding the accumulation threshold k in one of the selection pulses. The first rough range determination is performed by measuring the time delay between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflection of the signal was detected. The first coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured first coarse value of the time delay. In the second sub-step, the final detection of the reflected signal is carried out. A second rough range determination is performed by measuring the time delay between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse in which the reflection of the signal was detected. The second coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured second coarse value of the time delay. Reset all accumulated information for all breeding pulses. Compare with the threshold value of the difference between the results of coarse and accurate definitions of range. If the difference in the results of determining the range of the threshold ΔD values does not exceed, the exact value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured exact value of the time delay and an exact determined range is output. If the difference in the results of determining the range of the threshold ΔD is exceeded, the values stop the exact determination of the range. Set the reference signal with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last roughly determined range, and conduct an accurate measurement of the time interval, which is used to calculate the exact value of the distance to the earth's surface. Confirm the results of an accurate measurement of the time delay and give the exact value of the range. If there is no confirmation of the results of the accurate determination of the range, the calculated rough value of the range is given as the result of determining the range to the surface of the earth. In the third stage, the first sub-step of the search and preliminary detection of the reflected signals by accumulating the reflected signals in N selective pulses Δt is carried out once. In the second sub-step of the third stage, the reflected signal is cyclically detected and the second rough value of the distance to the earth's surface is calculated and the difference between the results of the second rough and accurate range determination is compared with the threshold value. The detection of reflected signals is carried out in a limited range of determined ranges corresponding to a time interval t ZAD2 of variable duration using an accumulation threshold k of N 2 selective pulses Δt (i) of variable duration, the current value of which is changed after each i-th detection of reflected signals as Δt (i ) ≥Δt 1 + 2Δt P (i-1), wherein Δt p (i-1) - the mean value of the error signal between the received echo signal and the reference signal at the exact tracking of the time of the previous detection ind ennyh signals at the third stage and the center of the time interval t ZAD2 corresponds to i-th cycle of detection of reflected signals temporarily position the selecting pulse center Δt (i), wherein the detection of the reflected signal occurred OTP U (i-1) -th cycle detecting reflected signals in the second sub-stage of the third stage. After each detection cycle, all accumulated information on all selection pulses is zeroed.
Способ определения дальности до поверхности земли осуществляется следующим образом.The method of determining the distance to the surface of the earth is as follows.
Определение дальности до поверхности земли проводят путем определения параметров отраженного сигнала, в ходе которых измеряют грубые и точные значения задержки отраженного сигнала.The determination of the distance to the earth's surface is carried out by determining the parameters of the reflected signal, during which coarse and accurate values of the delay of the reflected signal are measured.
Определение дальности до поверхности земли осуществляют в три этапа.The determination of the distance to the surface of the earth is carried out in three stages.
Первый этапFirst step
На первом этапе определяют грубое значение дальности. При этом измеряют временную задержку, которая определяет грубое значение дальности сигнала, отраженного от поверхности земли - дальность до поверхности земли согласно (2). Первый этап проводят в два подэтапа.At the first stage, the rough value of the range is determined. In this case, the time delay is measured, which determines the rough value of the signal range reflected from the surface of the earth - the distance to the surface of the earth according to (2). The first stage is carried out in two sub-stages.
Реализация первого этапа заключается в следующем.The implementation of the first stage is as follows.
Первый подэтапFirst sub-step
Проводят предварительное обнаружение отраженных сигналов и выполняют первое грубое определение дальности во всем диапазоне дальностей с низкой точностью определения дальности.A preliminary detection of the reflected signals is carried out and the first rough range determination is performed in the entire range of ranges with low accuracy of range determination.
Излучают зондирующий сигнал длительностью tЗОНД в направлении поверхности земли с периодом ТС.Emitting a probe signal PROBE duration t in the direction of the earth's surface with a period T C.
Измеряют временную задержку, определяющую первое грубое значение дальности DГРУБ согласно (2), путем поиска и предварительного обнаружения сигнала, отраженного от поверхности земли, во временном интервале tЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения определяемой дальности DМИН до максимального значения определяемой дальности DМАКС, разбитым на N селектирующих импульсов Δt, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности (каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс), на который разбивают интервал определяемой дальности ΔR, имеющей видThe time delay is measured, which determines the first rough value of the range D of the GRUB according to (2), by searching and preliminary detecting the signal reflected from the surface of the earth in the time interval t of the ZAP corresponding to the time interval from the minimum value of the determined range D MIN to the maximum value of the determined range D MAX, broken into N selects pulses Δt, the partial time intervals are of equal length (each of which corresponds to a selectable pulse) on cat ing break interval defined range ΔR having the form
Поиск сигнала, отраженного от поверхности земли, производят путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах Δt.The search for a signal reflected from the earth’s surface is performed by accumulating the reflected signals in N selective pulses Δt.
Для сохранения высокой вероятности правильного обнаружения отраженного сигнала и низкой вероятности ложной тревоги устанавливают порог накопления k. Чем больше значение порога накопления k, тем выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала. Максимальное значение порога накопления k ограничено временем, в течение которого сигнал, отраженный от поверхности земли, находится в пределах одного и того же селектирующего импульса.To maintain a high probability of correct detection of the reflected signal and a low probability of false alarm, an accumulation threshold k is set. The larger the value of the accumulation threshold k, the higher the probability of correct detection and the less the probability of false triggering when a reflected signal is detected. The maximum value of the accumulation threshold k is limited by the time during which the signal reflected from the surface of the earth is within the same selection pulse.
Проводят поиск отраженного сигнала одновременно по всем селектирующим импульсам для сокращения время обнаружения (поиска) сигнала.A search for the reflected signal is carried out simultaneously for all selection pulses to reduce the time of detection (search) of the signal.
Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt происходит превышение порога накопления k.The reflected signal is considered to be detected when the accumulation threshold k is exceeded in one of the selecting pulses Δt.
Выполняют первое грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение определяет первое грубое значение дальности DГРУБ1 по (2).Perform the first rough range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value determines the first coarse value of the range D GRU1 according to (2).
Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки .The first coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured first coarse value of the time delay .
Точность получения дальности DГРУБ1 определяется длительностью селектирующего импульса Δt.The accuracy of obtaining the range D GRUB1 is determined by the duration of the selecting pulse Δt.
Второй подэтапПроводят окончательное обнаружение отраженных сигналов и выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с высокой точностью определения дальности.Second sub-stage The final detection of the reflected signals is carried out and the second coarse (preliminary) range determination is performed in a limited range of the determined ranges with high accuracy of the range determination.
Второе грубое (предварительное) определение дальности проводят во временном интервале tЗАД1, соответствующем сокращенной зоне поиска, применение которой повышает помехоустойчивость способа определения дальности до поверхности земли за счет уменьшения вероятности обнаружения ложного сигнала при уменьшенной зоне поиска.The second rough (preliminary) range determination is carried out in the time interval t ZAD1 , corresponding to the reduced search zone, the application of which increases the noise immunity of the method of determining the distance to the earth's surface by reducing the probability of detecting a false signal with a reduced search zone.
Временной интервал tЗАД1, разбитый на N1 селектирующих импульсов Δt1, равен длительности трех селектирующих импульсов Δt: селектирующему импульсу Δt, в котором был обнаружен отраженный сигнал, и двум соседним (справа и слева от него), в которые может сместиться отраженный сигнал за время окончательного обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе. Центр временного интервала tЗАД1 соответствует временному положению центра селектирующего импульса Δt, в котором произошло предварительное обнаружение отраженного сигнала UОТР.The time interval t ZAD1 , divided into N 1 selection pulses Δt 1 , is equal to the duration of three selection pulses Δt: the selection pulse Δt, in which the reflected signal was detected, and two adjacent ones (to the right and left of it), into which the reflected signal can shift time of the final detection of reflected signals in the second sub-step. The center of the time interval t ZAD1 corresponds to the time position of the center of the selecting pulse Δt, in which the preliminary detection of the reflected signal U OTP occurred.
При этом выполняются соотношенияIn this case, the relations
где b≥4,where b≥4,
Причем длительность парциального временного интервала Δt1 устанавливают такой, чтобы она соответствовала длительности фронта tФ ОТР отраженного сигналаMoreover, the duration of the partial time interval Δt 1 is set such that it corresponds to the duration of the edge t f OTP reflected signal
Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt1 происходит превышение порога накопления k1. ПричемThe reflected signal is considered to be detected when one of the selective pulses Δt 1 is exceeded the accumulation threshold k 1. Moreover
Чем больше значение порога накопления k1, тем выше вероятность правильного обнаружения при заданной вероятности ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала. Однако чем больше значение порога накопления k1, тем большее количество накапливаемых отраженных сигналов в селектирующих импульсах Δt1 должно быть накоплено для превышения порога накопления в одном из селектирующих импульсов для обнаружения отраженного сигнала. Значение порога накопления k1 выбирают исходя из заданных требований по вероятности правильного обнаружения при заданной вероятности ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала.The larger the accumulation threshold value k 1 , the higher the probability of correct detection at a given probability of false response when a reflected signal is detected. However, the larger the value of the accumulation threshold k 1 , the greater the number of accumulated reflected signals in the selection pulses Δt 1 must be accumulated to exceed the accumulation threshold in one of the selection pulses to detect the reflected signal. The value of the accumulation threshold k 1 is selected based on the given requirements for the probability of correct detection at a given probability of false response when a reflected signal is detected.
Выполняют второе грубое (предварительное) определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса Δt1, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТП. Значение определяет второе грубое (предварительное) значение дальности DГРУБ2 по (2).Perform a second rough (preliminary) range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selecting pulse Δt 1 , in which the reflection of the reflected signal U OTP occurred. Value determines the second coarse (preliminary) value of the range D GRUB2 according to (2).
Точность измерения временной задержки определяется длительностью селектирующего импульса Δt1, величина которого определяется длительностью фронта tФ ОТР отраженного сигнала, причем Δt1=Δt/b, согласно (4), что повышает точность измерения дальности при окончательном обнаружении отраженных сигналов.Time Measurement Accuracy the delay is determined by the duration of the selecting pulse Δt 1 , the value of which is determined by the duration of the front t ОТ OTR of the reflected signal, and Δt 1 = Δt / b, according to (4), which increases the accuracy of measuring the range during the final detection of reflected signals.
Второй этапSecond phase
На втором этапе осуществляют точное слежение за обнаруженным отраженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного сигнала и опорного сигнала для выработки сигнала рассогласования и уменьшении его длительности до нуля и вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли.At the second stage, accurate tracking of the detected reflected signal is carried out by discrimination of the received reflected signal and the reference signal to generate a mismatch signal and reduce its duration to zero and calculate the exact (final) value of the distance to the earth's surface.
Реализация второго этапа заключается в следующем.The implementation of the second stage is as follows.
Выставляют опорный сигнал UОПОРН c задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего второму грубому (предварительному) определению дальности. Set the reference signal U OPORN with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the second rough (preliminary) determination of the range.
Обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.Reset all accumulated information for all breeding pulses to zero to enable subsequent detections.
Осуществляют точное слежение (сопровождение) за обнаруженным сигналом путем дискриминации принятого отраженного UОТР сигнала и опорного UОПОРН сигнала для выработки сигнала ΔtP, рассогласования, представляющего собой разность временных положений указанных сигналов tОТР и tОПОРН Exactly monitor (track) the detected signal by discriminating between the received reflected U OTP signal and the reference U OPOR signal to generate a signal Δt P , a mismatch representing the difference in the time positions of these signals t OTR and t OPOR
Сигнал рассогласования ΔtP воздействует на опорный сигнал, изменяя задержку между сигналами UОТР и UОПОРН так, чтобы она стремилась к нулюThe mismatch signal Δt P acts on the reference signal, changing the delay between the signals U OTP and U OPOR so that it tends to zero
Измеряют временной интервал, равный временной задержке между излученным сигналом и временным положением опорного сигнала UОПОРН, осуществляют точное (окончательное) определение дальности DТОЧН до поверхности земли по измеренному значению согласно (2).Measure the time interval equal to the time delay between the emitted signal and the temporary position of the reference signal U OPORN , carry out an accurate (final) determination of the range D EXT to the surface of the earth from the measured value according to (2).
Точность измерения временной задержки определяется эквивалентной полосой, при которой происходит процесс дискриминации.Time delay measurement accuracy is determined by the equivalent band in which the discrimination process occurs.
Вычисляют точное (окончательное) значение дальности до поверхности земли по измеренному точному (окончательному) значению временной задержки .The exact (final) value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured exact (final) value of the time delay .
Третий этапThird stage
На третьем этапе проводят подтверждение результатов точного измерения дальности путем обнаружения отраженного сигнала UОТП и сравнения с пороговым значением разности результатов измерений второго грубого и точного измерений дальности.At the third stage, the results of accurate range measurement are confirmed by detecting the reflected signal U OTP and comparing with the threshold value the difference of the measurement results of the second coarse and accurate range measurements.
Третий этап проводят в два подэтапа.The third stage is carried out in two sub-stages.
Реализация третьего этапа заключается в следующем.The implementation of the third stage is as follows.
Первый подэтапFirst sub-step
Проводят однократно предварительное обнаружение отраженных сигналов и выполняют первое грубое определение дальности во всем диапазоне дальностей с низкой точностью определения дальности.The preliminary detection of the reflected signals is carried out once and the first rough range determination is performed in the entire range of ranges with low accuracy of range determination.
Измеряют временную задержку излученного зондирующего сигнала, определяющую первое грубое значение дальности DГРУБ согласно (2), путем поиска и предварительного обнаружения отраженного сигнала UОТР, во временном интервале tЗАД, соответствующем временному интервалу от минимального значения определяемой дальности DМИН до максимального значения определяемой дальности DМАКС, разбитым на N селектирующих импульсов, являющихся парциальными интервалами времени одинаковой длительности Δt (каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс), на который разбивают интервал определяемой дальности ΔR.Measure the time delay of the radiated probe signal, which determines the first rough value of the range D of the GRUB according to (2), by searching and preliminary detecting the reflected signal U OTR , in the time interval t REF , corresponding to the time interval from the minimum value of the determined range D MIN to the maximum value of the determined range D MAX, broken into N selects pulses are partial time intervals of equal duration Δt (each of which corresponds to selektiruyusch st pulse), which divide the interval defined range ΔR.
Проводят поиск отраженного сигнала путем накопления отраженных сигналов в N селектирующих импульсах одновременно по всем селектирующим импульсам.A search for the reflected signal is carried out by accumulating the reflected signals in N selective pulses simultaneously for all selective pulses.
Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов Δt происходит превышение порога накопления k.The reflected signal is considered to be detected when the accumulation threshold k is exceeded in one of the selecting pulses Δt.
Выполняют первое грубое определения дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТП. Значение определяет первое грубое значение дальности DГРУБ1 по (2).Perform the first rough range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probe signal and the front of the selection pulse, in which the detection of the reflected signal U OTP occurred. Value determines the first coarse value of the range D GRU1 according to (2).
Вычисляют первое грубое значение дальности до поверхности земли по измеренному первому грубому значению временной задержки .The first coarse value of the distance to the surface of the earth is calculated from the measured first coarse value of the time delay .
Второй подэтапSecond sub-step
На втором подэтапе циклически осуществляют обнаружение отраженного сигнала, вычисление второго грубого значения дальности до поверхности земли и сравнение с пороговым значением разности результатов второго грубого и точного определений дальности.In the second sub-step, the reflected signal is detected cyclically, the second rough value of the distance to the earth’s surface is calculated, and the difference between the results of the second rough and accurate range determination is compared with the threshold value.
После завершения каждого обнаружения отраженного сигнала на третьем этапе обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам для обеспечения возможности последующих обнаружений.After each detection of the reflected signal is completed, at the third stage, all accumulated information on all the selection pulses is zeroed to enable subsequent detections.
Обнаружение отраженных сигналов проводят в ограниченном диапазоне определяемых дальностей с адаптацией длительности селектирующих импульсов к скорости изменения рельефа поверхности.The detection of reflected signals is carried out in a limited range of determined ranges with the adaptation of the duration of the selecting pulses to the rate of change of the surface topography.
Обнаружение отраженного сигнала UОТР проводят во временном интервале tЗАД2.The detection of the reflected signal U OTP is carried out in the time interval t ZAD2 .
Временной интервал tЗАД2, разбитый на N2 селектирующих импульсов Δt(i), первоначально равен длительности трех селектирующих импульсов Δt: селектирующему импульсу Δt, в котором был обнаружен отраженный сигнал, и двум соседним (справа и слева от него), в которые может сместиться отраженный сигнал за время обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе. Центр временного интервала tЗАД2 первоначально соответствует временному положению центра селектирующего импульса Δt, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР на первом подэтапе третьего этапа.The time interval t ZAD2 , divided into N 2 selection pulses Δt (i), is initially equal to the duration of three selection pulses Δt: the selection pulse Δt, in which the reflected signal was detected, and two neighboring ones (to the right and to the left of it), in which the reflected signal during the detection of reflected signals in the second substep. The center of the time interval t ZAD2 initially corresponds to the time position of the center of the selecting pulse Δt, in which the reflected signal U OTP was detected in the first sub-stage of the third stage.
Значение длительности селектирующих импульсов Δt(i) определяют какThe value of the duration of the selecting pulses Δt (i) is determined as
где Δtp(i-1) - среднее значение сигнала рассогласования между принятым отраженным сигналом и опорным сигналом при точном слежении за время проведения предыдущего обнаружения отраженных сигналов на третьем этапе (первоначально за время проведения обнаружения отраженных сигналов на первом подэтапе третьего этапа).where Δt p (i-1) is the average value of the error signal between the received reflected signal and the reference signal during accurate tracking during the previous detection of reflected signals in the third stage (initially during the detection of reflected signals in the first sub-stage of the third stage).
Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из N2 селектирующих импульсов Δt(i) происходит превышение порога накопления k.The reflected signal is considered to be detected when the accumulation threshold k is exceeded in one of the N 2 selective pulses Δt (i).
Выполняют второе грубое определение дальности путем измерения временного интервала между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса Δt(i), в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР. Значение определяет второе грубое значение дальности DГРУБ2 по (2).Perform a second rough range determination by measuring the time interval between the moment of radiation of the probing signal and the front of the selecting pulse Δt (i), in which the reflection of the reflected signal U OTP was detected. Value determines the second coarse value of the range D GRUB2 according to (2).
Во время второго и последующих циклов второго подэтапа третьего этапа обнаружение отраженных сигналов производят также в N2 селектирующих импульсах Δt(i).During the second and subsequent cycles of the second sub-stage of the third stage, the detection of reflected signals is also performed in N 2 selective pulses Δt (i).
В результате центр временного интервала tЗАД2 соответствует в i-м цикле обнаружения отраженных сигналов временному положению центра селектирующего импульса Δt(i), в котором произошло обнаружение отраженного сигнала UОТР в (i-1)-м цикле обнаружения отраженных сигналов на втором подэтапе третьего этапа, причем после каждого цикла обнаружения обнуляют всю накопленную информацию по всем селектирующим импульсам.As a result, the center of the time interval t ZAD2 corresponds in the ith cycle of detection of reflected signals to the temporary position of the center of the selecting pulse Δt (i), in which the reflected signal U OTR was detected in the (i-1) -th cycle of detection of reflected signals in the second sub-stage of the third stage, and after each detection cycle, zero all accumulated information for all breeding pulses.
Таким образом, текущее значение длительности селектирующих импульсов Δt(i) изменяют после каждого i-го обнаружения отраженных сигналов, уточняя среднее значение сигнала Δtp(i) рассогласования между принятым отраженным сигналом и опорным сигналом при точном слежении за время проведения предыдущего обнаружения отраженных сигналов на третьем этапе.Thus, the current value of the duration of the selecting pulses Δt (i) is changed after each i-th detection of the reflected signals, clarifying the average value of the signal Δt p (i) of the mismatch between the received reflected signal and the reference signal during accurate tracking during the previous detection of reflected signals on third stage.
Временной интервал tЗАД2 на втором подэтапе третьего этапа будет переменной длительности: количество селектирующих импульсов N2 постоянно, а текущее значение длительности селектирующих импульсов Δt(i) может изменяться после каждого обнаружения отраженных сигналов.The time interval t ZAD2 in the second sub-stage of the third stage will be of variable duration: the number of selection pulses N 2 is constant, and the current value of the duration of the selection pulses Δt (i) can change after each detection of reflected signals.
Циклическое обнаружение на третьем этапе проводят без изменения задержки опорного сигнала UОПОРН.Cyclic detection in the third stage is carried out without changing the delay of the reference signal U OPORN .
В каждом цикле второго подэтапа третьего этапа сравнивают с пороговым значением ΔD разности результатов второго грубого и точного определений дальности. Пороговое значение ΔD определяется длительностью двух селектирующих импульсов Δt(i). В результате происходит подтверждение результатов точного определения дальности путем циклического обнаружения отраженного сигнала UОТР, обеспечивая при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.In each cycle of the second sub-step of the third stage, the difference between the results of the second coarse and accurate range determination is compared with the threshold value ΔD. The threshold value ΔD is determined by the duration of two selective pulses Δt (i). As a result, the results of accurate range determination are confirmed by cyclic detection of the reflected signal U OTP , providing, with accurate range determination, probabilistic characteristics (false alarm probabilities and correct detection) obtained by rough range determination.
При непревышении разности результатов измерений порогового значения ΔD выдают точную определенную дальность DТОЧН по определенному точному (окончательному) значению временной задержки.If the difference in the measurement results of the threshold value ΔD does not exceed, an exact, determined range D is EXACT for a certain exact (final) time delay value.
При превышении разности результатов измерений порогового значения ΔD прекращают точное определение дальности, выставляют опорный сигнал UОПОРН c задержкой, равной длительности временного интервала, соответствующего последнему второму грубому определению дальности до земной поверхности tОПОРН и проводят точное измерение временного интервала, соответствующего последнему положению селектирующего импульса Δt(i), в котором произошло обнаружение, и которое используют для вычисления точного значения дальности до поверхности земли.If the difference in the measurement results exceeds the threshold value ΔD, the exact range determination is stopped, the reference signal U OPORN is set with a delay equal to the duration of the time interval corresponding to the last second rough determination of the distance to the earth's surface t OPORN, and an accurate measurement of the time interval corresponding to the last position of the selection pulse Δt (i) in which the detection occurred, and which is used to calculate the exact value of the distance to the surface of the earth.
Проводят подтверждение результатов точного определения временной задержки и выдают точное значение дальности.Confirm the results of the accurate determination of the time delay and give the exact value of the range.
При отсутствии подтверждения результатов точного определения дальности, возникающего: при значениях отношения сигнал-шум, близких к единице, при пропаданиях отраженного сигнала и других, когда точное определение дальности затруднено, выдают вычисленное второе грубое значение дальности в качестве результата определения дальности до поверхности земли.If there is no confirmation of the results of the exact determination of the range that occurs: when the signal-to-noise ratio is close to unity, when the reflected signal disappears and others, when the exact determination of the range is difficult, the calculated second rough range value is given as the result of determining the distance to the earth's surface.
Укажем особенности данного способа.We indicate the features of this method.
В выражении (10) перед Δtp(f) выбран коэффициент 2, поскольку сигнал рассогласования определяется по центру отраженного сигнала UОТР (при этом не учитывается срез отраженного сигнала), а коэффициент 2 расширяет селектирующий импульс Δt(i) именно для учета среза отраженного сигнала.In expression (10), before Δt p (f), coefficient 2 is selected, since the error signal is determined by the center of the reflected signal U OTP (this does not take into account the slice of the reflected signal), and coefficient 2 expands the selection pulse Δt (i) precisely to take into account the slice of the reflected signal.
Исходя из (10) имеем следующее. На первом шаге дискриминации при i=1 имеем Δt(1)=Δt1. Для i=2 получим Δt(2)=Δt1+2Δt(1). При i=3 будет Δt(3)=Δt1+2Δtp(2) и так далее. Причем Δtp(1)≠Δtp(2), поскольку в каждом такте будет свое значение Δtp(i), поэтому Δtp(i) ≠Δtp(i+1).Based on (10) we have the following. In the first step of discrimination for i = 1, we have Δt (1) = Δt 1 . For i = 2, we obtain Δt (2) = Δt 1 + 2Δt (1). For i = 3, there will be Δt (3) = Δt 1 + 2Δt p (2) and so on. Moreover, Δt p (1) ≠ Δt p (2), since each measure will have its own value Δt p (i), therefore Δt p (i) ≠ Δt p (i + 1).
Текущее значение Δt(i) в (10) состоит из константы, равной Δt1, и переменной части, определяемой текущим значением Δtp(i).The current value Δt (i) in (10) consists of a constant equal to Δt 1 and the variable part determined by the current value Δt p (i).
При невысокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала - при плавном изменении рельефа местности (малые перепады высот рельефа) и отсутствии вертикальной скорости движения движущегося объекта, когда его скорость изменения мала, длительность Δt(i) сравнительно мала, а изменение профиля рельефа можно отследить и при небольшом значении парциального интервала времени Δt(i).At a low rate of change in the time delay of the reflected signal — with a smooth change in the terrain (small differences in elevation of the relief) and the absence of a vertical speed of movement of a moving object, when its rate of change is small, the duration Δt (i) is relatively small, and the change in the profile of the relief can be tracked even a small value of the partial time interval Δt (i).
При высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала - при резком изменении рельефа местности (большие перепады высот рельефа) и значительной вертикальной скорости движения движущегося объекта его скорость изменения велика и длительность Δt(i) увеличивается, поскольку изменения сигнала Δtp(i), рассогласования можно отследить только при большой длительности парциального интервала времени Δt(i).At a high rate of change in the time delay of the reflected signal — with a sharp change in the terrain (large differences in elevation of elevation) and a significant vertical velocity of the moving object, its rate of change is large and the duration Δt (i) increases, since changes in the signal Δt p (i), the mismatch track only with a long partial time interval Δt (i).
При определении дальности происходит адаптивное изменение парциальных интервалов времени длительности Δt(i) при накоплении отраженных сигналов в N2 селектирующих импульсах. Причем обнаружение отраженного сигнала на втором подэтапе третьего этапа производят при пороге накопления k, соответствующем порогу накопления на первом подэтапе третьего этапа, что позволяет не снижать вероятность правильного обнаружения отраженного сигнала при заданной вероятности ложной тревоги на втором подэтапе третьего этапа (на втором подэтапе первого этапа из-за снижения порога накопления с k до k1 происходило снижение вероятности правильного обнаружения отраженного сигнала при заданной вероятности ложной тревоги).When determining the range, an adaptive change in the partial time intervals of duration Δt (i) occurs when the reflected signals are accumulated in N 2 selective pulses. Moreover, the detection of the reflected signal in the second sub-stage of the third stage is carried out at an accumulation threshold k corresponding to the accumulation threshold in the first sub-stage of the third stage, which does not reduce the probability of correct detection of the reflected signal at a given probability of false alarm in the second sub-stage of the third stage (in the second sub-stage of the first stage of - due to a decrease in the accumulation threshold from k to k 1, there was a decrease in the probability of correct detection of the reflected signal at a given probability of false alarm).
Таким образом, способ определения дальности до поверхности земли за счет проведения обнаружения отраженного сигнала с адаптацией длительности парциальных временных интервалов Δt(i) к скорости изменения временной задержки отраженного сигнала на втором подэтапе третьего этапа обеспечивает высокую надежность обнаружения отраженного сигнала при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала от земной поверхности, имеющей большие перепады высот рельефа, высокой вертикальной скорости движения движущегося объекта (в том числе и знакопеременной вертикальной скорости) и других возможных факторах, влияющих на длительность сигнала Δtp(i) рассогласования.Thus, the method of determining the distance to the earth’s surface by detecting the reflected signal with adaptation of the partial time intervals Δt (i) to the rate of change of the time delay of the reflected signal in the second sub-step of the third stage provides high reliability of detection of the reflected signal at a high rate of change of the time delay of the reflected the signal from the earth’s surface, which has large differences in elevation of the relief, a high vertical velocity of a moving object (in t number and alternating vertical speed) and other possible factors affecting the signal duration Δt p (i) of the mismatch.
Подтверждение результатов точного определения дальности происходит путем циклического обнаружения отраженного сигнала, обеспечивающее при точном определении дальности вероятностные характеристики (вероятности ложной тревоги и правильного обнаружения), получаемые при грубом определении дальности.Confirmation of the results of accurate range determination occurs by cyclic detection of the reflected signal, which provides accurate characteristics for determining the range of probabilistic characteristics (false alarm probabilities and correct detection) obtained by rough range determination.
При этом надежное определение дальности до поверхности земли при высокой скорости изменения временной задержки отраженного сигнала происходит с высокой точностью определения дальности и с высокой вероятностью правильного обнаружения при заданной вероятности ложной тревоги.In this case, reliable determination of the distance to the earth's surface at a high rate of change in the time delay of the reflected signal occurs with high accuracy in determining the range and with a high probability of correct detection at a given probability of false alarm.
Обнаружение отраженного сигнала происходит в ограниченном диапазоне определяемых дальностей, что повышает помехоустойчивость обнаружения.The detection of the reflected signal occurs in a limited range of determined ranges, which increases the noise immunity of the detection.
Характерно, что за счет операции накопления обнаружение отраженных сигналов при определении дальности может происходить при значениях отношения сигнал-шум близких к единице.It is characteristic that due to the accumulation operation, the detection of reflected signals when determining the range can occur when the signal-to-noise ratio is close to unity.
Таким образом, рассмотренный способ определения дальности до поверхности земли обладает рядом существенных преимуществ перед прототипом и аналогом.Thus, the considered method for determining the distance to the surface of the earth has a number of significant advantages over the prototype and analogue.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. Справочник по радиолокации / Под ред. М. Сколника. - М.: Сов. радио, 1976. - Т.1 - 456 С. (С.176-197, 309-310).1. Handbook of radar / Ed. M. Skolnik. - M .: Owls. Radio, 1976.- T.1 - 456 S. (S.176-197, 309-310).
2. Патент №2436116, МПК G01S 13/08 (2006.01). Способ определения дальности до поверхности земли / Хрусталев А.А., Кольцов Ю.В. // Изобретения. Полезные модели. - 2011. - Опубл. 10.12.2011. - Бюл. №34 (прототип).2. Patent No. 2436116, IPC G01S 13/08 (2006.01). The method of determining the distance to the surface of the earth / Khrustalev A.A., Koltsov Yu.V. // Inventions. Useful models. - 2011. - Publ. 12/10/2011. - Bull. No. 34 (prototype).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110388/07A RU2550365C1 (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Method of distance determination to earth surface |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014110388/07A RU2550365C1 (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Method of distance determination to earth surface |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2550365C1 true RU2550365C1 (en) | 2015-05-10 |
Family
ID=53293948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014110388/07A RU2550365C1 (en) | 2014-03-18 | 2014-03-18 | Method of distance determination to earth surface |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2550365C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637817C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-12-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of determining distance to earth surface |
RU2717233C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-03-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining range to surface of earth |
RU2746521C1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-04-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for determining distance to earth surface |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090262008A1 (en) * | 2006-08-07 | 2009-10-22 | Honeywell International Inc. | High accuracy radar altimeter using automatic calibration |
RU2372626C1 (en) * | 2008-06-11 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Method of determining distance to earth's surface |
US7639175B1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-12-29 | Rockwell Collins, Inc. | Method and apparatus for estimating terrain elevation using a null response |
RU2436116C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Method of determining range to earth's surface |
US8115672B2 (en) * | 2010-02-02 | 2012-02-14 | Thales | Method of measuring distance, notably for short-range radar |
RU2510043C1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of determining range to earth's surface |
-
2014
- 2014-03-18 RU RU2014110388/07A patent/RU2550365C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090262008A1 (en) * | 2006-08-07 | 2009-10-22 | Honeywell International Inc. | High accuracy radar altimeter using automatic calibration |
US7639175B1 (en) * | 2007-09-27 | 2009-12-29 | Rockwell Collins, Inc. | Method and apparatus for estimating terrain elevation using a null response |
RU2372626C1 (en) * | 2008-06-11 | 2009-11-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Method of determining distance to earth's surface |
US8115672B2 (en) * | 2010-02-02 | 2012-02-14 | Thales | Method of measuring distance, notably for short-range radar |
RU2436116C1 (en) * | 2010-03-09 | 2011-12-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Method of determining range to earth's surface |
RU2510043C1 (en) * | 2012-11-12 | 2014-03-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of determining range to earth's surface |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637817C1 (en) * | 2017-02-20 | 2017-12-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Method of determining distance to earth surface |
RU2717233C1 (en) * | 2019-09-25 | 2020-03-19 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method of determining range to surface of earth |
RU2746521C1 (en) * | 2020-05-28 | 2021-04-15 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Method for determining distance to earth surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10830881B2 (en) | Active signal detection using adaptive identification of a noise floor | |
US10830880B2 (en) | Selecting LIDAR pulse detector depending on pulse type | |
US10768281B2 (en) | Detecting a laser pulse edge for real time detection | |
RU2436116C1 (en) | Method of determining range to earth's surface | |
CN104364671B (en) | Distance measurement method and distance measurement element | |
RU2641727C1 (en) | Method of primary impulse-doppler range-finding of targets against background of narrow-band passive jamming | |
JP2015219120A (en) | Distance measuring apparatus | |
RU2510043C1 (en) | Method of determining range to earth's surface | |
RU2550365C1 (en) | Method of distance determination to earth surface | |
CN109212544B (en) | Target distance detection method, device and system | |
RU2372626C1 (en) | Method of determining distance to earth's surface | |
RU2518009C1 (en) | Correlation method of improving velocity and range resolution for pulsed doppler systems with intrapulse coherent processing | |
JP2015148577A (en) | Radio wave sensor and detection method | |
RU2685702C1 (en) | Method for determining the distance to the surface of earth | |
JP5098246B2 (en) | Object identification method and object identification apparatus | |
RU2008143623A (en) | METHOD FOR MEASURING THE MATERIAL LEVEL IN THE RESERVOIR | |
RU2717233C1 (en) | Method of determining range to surface of earth | |
RU2351947C2 (en) | Method of measuring initial shell velocity | |
RU2612201C1 (en) | Method of determining distance using sonar | |
RU2568187C1 (en) | Method of detecting high-speed aerial targets | |
WO2020153267A1 (en) | Distance measuring device | |
CN105629222B (en) | A kind of airborne radar frequency modulation ranging method with error correction | |
RU2011120218A (en) | METHOD FOR MAKING TRAJECTORY OBJECTIVES AND RADAR STATION FOR ITS IMPLEMENTATION | |
RU2410713C2 (en) | Method of detecting range-extended target and device for realising said method | |
KR100976941B1 (en) | A raid detecting method with a radiowave beam sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190507 |