RU2533198C1 - Method of controlling radar station resolution - Google Patents
Method of controlling radar station resolution Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533198C1 RU2533198C1 RU2013138139/07A RU2013138139A RU2533198C1 RU 2533198 C1 RU2533198 C1 RU 2533198C1 RU 2013138139/07 A RU2013138139/07 A RU 2013138139/07A RU 2013138139 A RU2013138139 A RU 2013138139A RU 2533198 C1 RU2533198 C1 RU 2533198C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- resolution
- frequency
- radar
- radar station
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для управления их разрешающей способностью. В настоящее время известны способы достижения высокого разрешения по дальности в радиолокационных станциях. Эти способы основаны на использовании зондирующих сигналов с широким частотным спектром, что требует широкой полосы пропускания в приемном канале РЛС и связано с ростом вредного влияния внешних помех и внутренних шумов приемного канала на достижимые характеристики РЛС.The invention relates to radar and can be used in radar stations to control their resolution. Currently known methods of achieving high resolution in range in radar stations. These methods are based on the use of probing signals with a wide frequency spectrum, which requires a wide bandwidth in the receiving channel of the radar and is associated with an increase in the harmful effect of external noise and internal noise of the receiving channel on the achievable radar characteristics.
В то же время известны способы построения РЛС непрерывного излучения, приемные каналы которых строятся по принципу так называемого гомодинного приема, когда в качестве гетеродинного напряжения в приемнике используется непрерывный сигнал передатчика. Это позволяет сузить полосу пропускания приемного канала по сравнению с шириной спектра зондирующего сигнала, уменьшить помехи и шумы, снизить частоту дискретизации АЦП в цепях цифровой обработки.At the same time, there are known methods for constructing continuous-wave radars, the receiving channels of which are built on the principle of the so-called homodyne reception, when a continuous transmitter signal is used as the heterodyne voltage in the receiver. This allows you to narrow the bandwidth of the receiving channel compared to the spectrum width of the probing signal, reduce noise and noise, and reduce the sampling frequency of the ADC in digital processing circuits.
Известен "Способ разрешения целей по дальности радиолокационной станцией и импульсная радиолокационная станция со сжатием импульсов и восстановлением сигналов» (RU 2296345 C2, МПК G01S 13/42, опубл. 27.03.2007). Он заключается в том, что передающая антенна станции излучает сложные зондирующие сигналы с внутриимпульсной частотной модуляцией или фазовой манипуляцией, генерируемые передатчиком. Приемная антенна станции принимает отраженные сигналы, в приемном тракте на каждом периоде повторения импульсов производится фильтрация принятых сигналов в согласованном фильтре, в обнаружителе принимается решение об обнаружении сигналов и в вычислителе производится определение дальности до цели. Причем, до обнаружения сигнала на каждом периоде повторения импульсов дополнительно к согласованной фильтрации после сжатия импульса производится восстановление сигнала восстанавливающим фильтром.The well-known "Method of resolving range targets by a radar station and a pulsed radar station with pulse compression and signal recovery" (RU 2296345 C2, IPC G01S 13/42, published March 27, 2007). It consists in the fact that the transmitting antenna of the station emits complex probing signals with in-pulse frequency modulation or phase shift keying generated by the transmitter The receiving antenna of the station receives the reflected signals, in the receiving path for each pulse repetition period the received signals are filtered in -consistent filter detector in a decision of detection signals produced in the calculator and determination of distance to the target. Moreover, to detect at each pulse repetition period signal in addition to a matched filtering is performed after pulse compression filter reducing signal recovery.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является «Способ и система для радиолокационного измерения скоростей и координат объектов (варианты)» (RU 2255352 C2 опубл. 10.02.2005 г., МПК G01S 13/42), включающий в себя излучение или предусматривающий излучение периодически модулированного по частоте зондирующего сигнала, прием отраженных от объектов сигналов, перемножение излучаемого и принятых сигналов, усиление полученного в результате перемножения гомодинного сигнала. Далее линейным и аналого-цифровым преобразованиями гомодинного сигнала формируют сигнал промежуточных частот в виде последовательности цифровых фрагментов заданной длительности, формируют основную двумерную матрицу базисных сигналов, каждый из которых имитирует ожидаемый гомодинный сигнал, номера столбцов матрицы базисных сигналов соответствуют множеству средних ожидаемых значений дальности, а номера строк - множеству средних ожидаемых значений скорости отражающих объектов, вычисляют последовательность основных матриц значений функций взаимной корреляции матрицы базисных сигналов и каждого из фрагментов сигнала промежуточных частот, обнаруживают объекты путем выявления элементов матрицы функций взаимной корреляции любого фрагмента, значения которых превышают заданный пороговый уровень, и определяют дальность и скорость обнаруженных объектов по номерам соответственно столбца и строки выявленных элементов.Closest to the technical nature of the proposed method is the "Method and system for radar measurement of speeds and coordinates of objects (options)" (RU 2255352 C2 publ. 02.10.2005, IPC G01S 13/42), which includes radiation or radiation periodically modulated in frequency of the probing signal, receiving signals reflected from objects, multiplying the emitted and received signals, amplification obtained as a result of multiplying the homodyne signal. Next, linear and analog-to-digital transformations of the homodyne signal form an intermediate frequency signal in the form of a sequence of digital fragments of a given duration, form the main two-dimensional matrix of basic signals, each of which simulates the expected homodyne signal, the column numbers of the matrix of basic signals correspond to a set of average expected range values, and the numbers strings - the set of average expected values of the speed of reflecting objects, calculate the sequence of basic matrixes of values cross-correlation functions of the matrix of basic signals and each of the fragments of the intermediate frequency signal, detect objects by identifying the elements of the matrix of cross-correlation functions of any fragment whose values exceed a predetermined threshold level, and determine the range and speed of the detected objects by the numbers of the column and row of the detected elements, respectively.
Недостаток подобных способов состоит в трудноустранимом влиянии паразитного сигнала, просачивающегося непосредственно из передающего канала на вход приемного. Варианты, связанные с использованием схем автоматической компенсации этого проникающего сигнала до приемлемых уровней, сложны, отличаются нестабильностью и критичностью настройки, особенно в РЛС средней и большой дальности. Положение не спасает и переход на использование раздельных антенн на прием и передачу, так как развязка между близкорасположенными передающей и приемной антеннами оказывается недостаточной и зависит от переотражений излучаемого сигнала на окружающих антенну предметах. Поэтому гомодинные методы приема используются в РЛС малой дальности действия, например в автомобильных РЛС предупреждения столкновений и полицейских радарах, в которых уровень излучения и, соответственно, уровень непрерывного просачивающегося сигнала очень низок.The disadvantage of such methods is the unavoidable effect of a spurious signal that seeps directly from the transmitting channel to the input of the receiving one. The options associated with the use of automatic compensation schemes for this penetrating signal to acceptable levels are complex, they are unstable and critical, especially in medium and long range radars. The situation does not save the transition to the use of separate antennas for reception and transmission, since the isolation between the nearby transmitting and receiving antennas is insufficient and depends on the re-reflections of the emitted signal on objects surrounding the antenna. Therefore, homodyne reception methods are used in short-range radars, for example, in automobile collision avoidance radars and police radars, in which the level of radiation and, accordingly, the level of continuous leaking signal is very low.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в устранении недостатков РЛС непрерывного излучения, в которых используется гомодинный метод приема отраженных сигналов, в возможности в широких пределах изменять разрешающую способность РЛС за счет выбора оптимального соотношения между длительностью зондирующего излучения и интервалом приема отраженных сигналов.The technical result of the invention is to eliminate the disadvantages of continuous radar, which uses the homodyne method of receiving reflected signals, in the wide range of possible to change the resolution of the radar by choosing the optimal ratio between the duration of the probe radiation and the interval of reception of reflected signals.
Сущность предлагаемого способа управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции заключается в том, что он основан на генерировании непрерывного модулированного по частоте сигнала, излучении этого сигнала в пространство, приеме отраженного сигнала и преобразовании его на промежуточную частоту гомодинным методом.The essence of the proposed method for controlling the magnitude of the resolution of a radar station is that it is based on the generation of a continuously modulated frequency signal, emitting this signal into space, receiving the reflected signal and converting it to an intermediate frequency using the homodyne method.
Новым в предлагаемом техническом решении является повторение модуляции генерируемого сигнала в каждом такте работы радиолокационной станции, причем длительность такта определяют по заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способности, затем по задаваемой разрешающей способности определяют соответствующее ей время окончания излучения, а прием отраженного сигнала производят в оставшееся до окончания такта работы время, причем принятый отраженный сигнал и генерируемый модулированный по частоте сигнал преобразуют на промежуточную частоту гомодинным методом. При этом значение промежуточной частоты пропорционально дальности до отражателя.New in the proposed technical solution is the repetition of the modulation of the generated signal in each cycle of the radar station, and the cycle duration is determined by the given radar range and the specified resolution, then the corresponding end time of the radiation is determined by the given resolution, and the reflected signal is received in the remaining until the end of the clock cycle, time, and the received reflected signal and the generated modulated frequency signal are converted to intermediate frequency homodyne method. The value of the intermediate frequency is proportional to the distance to the reflector.
На фиг.1 изображена функциональная схема, реализующая заявленный способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции.Figure 1 shows a functional diagram that implements the claimed method of controlling the magnitude of the resolution of the radar station.
На фиг.22
а) приведена зависимость частоты fген(t) генерируемого сигнала от времени;a) the dependence of the frequency f gene (t) of the generated signal on time;
б) - эпюра генерируемого напряжения Uген(t);b) - plot of the generated voltage U gene (t);
в) - изображена частота заполнения излучаемого импульса;c) - shows the filling frequency of the emitted pulse;
г) - показана эпюра излучаемых импульсов;g) - shows the plot of the emitted pulses;
д) - показана временная зависимость частоты отраженного сигнала fпр и сигнала гетеродина fгет.d) - shows the time dependence of the frequency of the reflected signal f CR and the local oscillator signal f get .
е) - показана зависимость частоты сигнала в УПЧ от времени;f) - shows the dependence of the frequency of the signal in the IFA from time to time;
Функциональная схема, реализующая заявленный способ управления величиной разрешающей способности радиолокационной станции, состоит из задающего ЛЧМ генератора 1, усилителя промежуточной частоты (УПЧ) 2, ключа 3, антенны 4, смесителя 5.A functional diagram that implements the claimed method of controlling the magnitude of the resolution of the radar station consists of a master frequency modulator 1, an intermediate frequency amplifier (UPC) 2, a
Процессы, поясняющие предлагаемый способ, удобно представить в виде трех взаимосвязанных этапов: этапа генерации непрерывного во времени частотно-модулированного сигнала генератором 1, этапа излучения его в течение времени T1 и, таким образом, фактически этап излучения импульсного зондирующего сигнала антенной 4. Этап излучения завершается размыканием ключа. Далее следует этап приема отраженного сигнала, в котором участвуют антенна 4, смеситель 5 и УПЧ 2. Временные характеристики, соответствующие этим этапам, показаны на фиг.2 (а-г).The processes explaining the proposed method can be conveniently represented in three interconnected stages: the stage of generation of a continuously continuous frequency-modulated signal by the generator 1, the stage of its emission over time T 1 and, thus, the actual stage of emission of the pulse sounding signal by antenna 4. The radiation stage ends with opening the key. This is followed by the step of receiving the reflected signal, in which the antenna 4, mixer 5, and OPC 2 are involved. The temporal characteristics corresponding to these steps are shown in Fig. 2 (a-d).
Этапу генерации соответствует выработка непрерывного во времени сигнала, в котором частота линейно меняется в определенных пределах в течение временного интервала (цикла) 0…T. Величину T определяют исходя из заданной дальности действия РЛС и задаваемой разрешающей способностью ΔR по формуламThe generation stage corresponds to the generation of a continuous signal in time, in which the frequency varies linearly within certain limits during the time interval (cycle) 0 ... T. The value of T is determined based on the given range of the radar and the specified resolution ΔR according to the formulas
где с - скорость света, к - крутизна частотной модуляцииwhere c is the speed of light, k is the steepness of the frequency modulation
По достижении времени Т процесс линейной частотной модуляции повторяют. В режиме излучения участвуют кроме генератора 1 ключ К в его замкнутом состоянии и антенна 4. В момент времени Т1 (Т1<Т) ключ К размыкается, вследствие чего в пространство излучается ЛЧМ зондирующий импульс с длительностью Т1 и девиацией частоты f'мах - fмин. Процесс импульсного излучения показан на фиг.2в, г.Upon reaching time T, the linear frequency modulation process is repeated. In radiation mode, apart from generator 1, the key K in its closed state and antenna 4 also participate. At time T 1 (T 1 <T), the key K opens, as a result of which a probe pulse with a duration of T 1 and a frequency deviation f ' max is emitted into the LFM - f min The process of pulsed radiation is shown in figv,
Этап приема отраженных сигналов начинается в момент времени T1. Отраженные сигналы, принимаемые антенной 4, поступают на первый вход смесителя 5, в то время как на второй вход смесителя 5 в качестве сигнала гетеродина поступает сигнал непрерывно работающего ЛЧМ генератора 1. Принимаемые сигналы по своей структуре идентичны излучаемым зондирующим импульсам, но имеют запаздывания во времени, равные
На фиг.2д показана временная зависимость частоты отраженного сигнала fпр и сигнала гетеродина fгет. На выходе смесителя 5 с помощью УПЧ 2 выделяется сигнал разностной (промежуточной) частоты, называемой гомодинной частотой, значение которой пропорционально дальности до отражателя.On 2E shows the time dependence of the reflected signal pr frequency f and the signal f LO het. At the output of the mixer 5 with the help of the amplifier 2, a signal of the difference (intermediate) frequency, called the homodyne frequency, is allocated, the value of which is proportional to the distance to the reflector.
При наличии в интервале дальности от
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138139/07A RU2533198C1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Method of controlling radar station resolution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013138139/07A RU2533198C1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Method of controlling radar station resolution |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2533198C1 true RU2533198C1 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013138139/07A RU2533198C1 (en) | 2013-08-14 | 2013-08-14 | Method of controlling radar station resolution |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2533198C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710837C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | Михаил Васильевич Захаров | Method of increasing resolution of radar ultra-wideband probing |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5325097A (en) * | 1993-06-01 | 1994-06-28 | Delco Electronics Corporation | Multimode radar for road vehicle blind-zone target discrimination |
US5600561A (en) * | 1994-02-10 | 1997-02-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vehicle distance data processor |
US6384769B1 (en) * | 1998-12-11 | 2002-05-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for measuring distances/speeds of plural targets and radar apparatus, capable of discriminating moving targets from stationary targets |
RU2239845C2 (en) * | 2002-07-22 | 2004-11-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
RU2255352C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications) |
EP1358508B1 (en) * | 2001-02-09 | 2010-02-24 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Lidar system and method |
US7688348B2 (en) * | 1999-09-03 | 2010-03-30 | Arete' Associates | Lidar with streak-tube imaging, including hazard detection in marine applications; related optics |
RU2451301C1 (en) * | 2011-01-17 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Method of recording statistical distribution of re-reflections of laser light from low-altitude missiles by sea surface glares and apparatus for realising said method |
RU2488138C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-07-20 | Олег Фёдорович Меньших | Sea surface simulator for statistical investigation of propagation sea flicker during operation of laser doppler radar on low-altitude missiles |
-
2013
- 2013-08-14 RU RU2013138139/07A patent/RU2533198C1/en active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5325097A (en) * | 1993-06-01 | 1994-06-28 | Delco Electronics Corporation | Multimode radar for road vehicle blind-zone target discrimination |
US5600561A (en) * | 1994-02-10 | 1997-02-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Vehicle distance data processor |
US6384769B1 (en) * | 1998-12-11 | 2002-05-07 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Method for measuring distances/speeds of plural targets and radar apparatus, capable of discriminating moving targets from stationary targets |
US7688348B2 (en) * | 1999-09-03 | 2010-03-30 | Arete' Associates | Lidar with streak-tube imaging, including hazard detection in marine applications; related optics |
EP1358508B1 (en) * | 2001-02-09 | 2010-02-24 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Lidar system and method |
RU2239845C2 (en) * | 2002-07-22 | 2004-11-10 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of speeds and co-ordinates of objects (modifications) |
RU2255352C2 (en) * | 2003-07-07 | 2005-06-27 | Кошуринов Евгений Иванович | Method and system for radar measurement of object speeds and coordinates (modifications) |
RU2451301C1 (en) * | 2011-01-17 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Method of recording statistical distribution of re-reflections of laser light from low-altitude missiles by sea surface glares and apparatus for realising said method |
RU2488138C1 (en) * | 2012-02-14 | 2013-07-20 | Олег Фёдорович Меньших | Sea surface simulator for statistical investigation of propagation sea flicker during operation of laser doppler radar on low-altitude missiles |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2710837C1 (en) * | 2019-08-30 | 2020-01-14 | Михаил Васильевич Захаров | Method of increasing resolution of radar ultra-wideband probing |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3373028B1 (en) | Signal interference prevention system for a frequency-modulated continuous wave radar altimeter | |
US8031106B2 (en) | Object ranging | |
CN102356332B (en) | Radar system having arrangements and method for decoupling transmission and reception signals and suppression of interference radiation | |
CN101153911B (en) | Radar apparatus, radar apparatus controlling method | |
US9354304B2 (en) | Method for cyclically measuring distances and velocities of objects using an FMCW radar sensor | |
KR101135982B1 (en) | Synchronization method of radar systems for the rejection of interference in FMCW radars | |
EP3679394B1 (en) | Ladar system supporting doublet waveform for sequential in-phase (i) and quadrature (q) processing | |
RU2412450C2 (en) | Method of reducing lower boundary of low altitude measurement to zero and design of coherent impulse doppler radioaltimetre to this end | |
US12210088B2 (en) | Radar device | |
JP5460290B2 (en) | Radar equipment | |
RU2637817C1 (en) | Method of determining distance to earth surface | |
RU2533198C1 (en) | Method of controlling radar station resolution | |
US11808894B2 (en) | LiDAR device using time delayed local oscillator light and operating method thereof | |
US20120249364A1 (en) | Method of radar emission-reception | |
RU2578041C1 (en) | Method of determining parameters of chirp signals | |
RU2619086C1 (en) | Method of determining distance to reflective surface | |
RU2296346C2 (en) | Mode of measuring distance in pulse-doppler radar stations | |
KR101634455B1 (en) | Radar using linear frequency modulation signal and noise signal, and method for controlling the same | |
RU2717233C1 (en) | Method of determining range to surface of earth | |
RU2755518C1 (en) | Radar station | |
RU2803413C1 (en) | Method of pulse-doppler radiolocation and device with autodyne transmitter for its implementation | |
RU2695799C1 (en) | Method of determining location parameters of location objects in radar sensors with frequency manipulation of continuous radiation of radio waves and a device for its realizing | |
JP5633848B2 (en) | Ultra-wideband pulse sensor and its interference avoidance method | |
KR101369202B1 (en) | High-resolution short range radar apparatus of direct sequence-ultra wide band type | |
RU2822284C1 (en) | Method of pulse-doppler radar and device with autodyne transceiver for monitoring two zones of target selection by range |