способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели

Классы МПК:G01S13/58 для определения скорости или траектории движения; для определения знака направления движения
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Открытое акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-01-12
публикация патента:

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным способам определения скорости движущегося объекта. Достигаемым техническим результатом является возможность определения нерадиальных проекций вектора скорости цели при низких требованиях к когерентности применяемых сигналов. Определение нерадиальных проекций вектора скорости позволяет однозначно определять как величину, так и направление вектора скорости. Изобретение может быть использовано как в радиолокации, так и в полицейских измерителях скорости автомобилей. 1 ил. способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Формула изобретения

Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, заключающийся в том, что цель одновременно облучают с помощью двух разнесенных в пространстве антенн зондирующими сигналами двух различных частот, принимают отраженные целью сигналы, определяют разность частот принимаемых сигналов и по значению разности частот принимаемых сигналов определяют нерадиальную проекцию вектора скорости цели, отличающийся тем, что цель облучают дополнительным опорным сигналом, частота которого равна разности частот первого и второго зондирующих сигналов, отраженный опорный сигнал принимают, определяют частоту принимаемого опорного сигнала, и по формуле

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

определяют проекцию скорости цели на направление вектора D, определяемого по формуле

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

где с - скорость света;

f1 и f2 - частоты первого и второго зондирующих сигналов;

F1 и F2 - частоты принимаемых сигналов;

Fon - частота принимаемого опорного сигнала;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 и способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 , - единичный вектор, направленный на цель из точки расположения антенны, излучающей опорный сигнал.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к радиолокационным методам определения скорости движущегося объекта, и может быть использовано в радиолокации, для прогнозирования положения движущейся цели или для селекции движущихся целей. Кроме того, изобретение может быть использовано в полицейских измерителях скорости автомобилей.

Известен способ определения нерадиальной проекции скорости движущейся цели {Патент РФ № 2367974 на изобретение «Способ определения нерадиальной проекции скорости движущейся цели}. Известный способ заключается в том, что с помощью двух передающих антенн, размещенных в разных точках пространства, движущаяся цель облучается двумя совмещенными по времени зондирующими сигналами с несущими частотами f 1 и f2, отраженные от цели сигналы с частотами F1 и F2 принимаются приемником, определяется разность частот способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 Fсигн=F1-F2, определяется величина VD по формуле:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 ,

где с - скорость света; способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 и способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - единичный вектор, направленный на цель из точки расположения приемной антенны;

VD - проекция скорости цели V на направление вектора D, определяемого по формуле:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 .

Недостатком известного способа является то, что для его применения необходимо обеспечить высокую степень когерентности зондирующих сигналов. Длина когерентности сигналов должна быть больше удвоенного расстояния от локационной системы до цели.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное снижение требований к когерентности сигналов.

Снижение требований к когерентности сигналов достигается за счет применения опорного сигнала и происходит следующим образом.

Как и при использовании известного способа, с помощью двух передающих антенн, размещенных в разных точках пространства, движущаяся цель облучается двумя совмещенными по времени зондирующими сигналами с несущими частотами f 1 и f2.

Кроме того, цель облучают опорным сигналом, частота которого равна разности частот первого и второго зондирующих сигналов. Отраженные целью сигналы принимаются.

Если цель движется, то частоты F1 F 2 и Fоп отраженных от цели и принятых сигналов отличаются от соответствующих частот f1, f2 и fоп=f1-f2.

Определяют вектор D и величину VD по формулам:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 ,

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

где с - скорость света;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 и способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй передающих антенн;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - единичный вектор, направленный на цель из точки расположения передающей антенны опорного сигнала.

Если в качестве приемной антенны используется антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1, или антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2, то способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 или способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 соответственно.

Если в качестве антенны, излучающей опорный сигнал, используется антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1, или антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2, то способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 или способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 соответственно.

Величина VD равна проекции вектора скорости цели V на направление вектора D.

На чертеже представлена векторная диаграмма, поясняющая использование предлагаемого в качестве изобретения способа. Обозначения на чертеже соответствуют:

A1 - передающая антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f1;

А2 - передающая антенна, излучающая зондирующий сигнал частоты f2;

Aпр - приемная антенна;

Aоп - передающая антенна опорного сигнала;

Ц - цель;

r1, r2 - векторы, начала которых находятся в точках расположения антенн A1 и A2, а концы - в точке расположения цели;

rпр - вектор, начало которого находится в точке расположения приемной антенны Aпр, а конец - в точке расположения цели;

rоп - вектор, начало которого находится в точке расположения передающей антенны опорного сигнала Aоп, а конец - в точке расположения цели;

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 , способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 , способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 , способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 - орты векторов r1, r2, rпр , rоп соответственно.

Мгновенные значения фаз способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 1(t), способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 2(t) и способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 оп(1), отраженных от цели и принятых сигналов, зависят от расстояний r1, r2 и rоп от соответствующих передающих антенн до цели, а также от расстояния rпр от цели до приемной антенны:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

где способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 01, способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 02 и способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 0оп - начальные фазы зондирующих сигналов частот f1, f2 и fоп.

Тогда:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Продифференцируем эти выражения полным образом по времени, учитывая, что при движении цели величины r1, r2 и rоп и rпр зависят от времени.

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Учтем, что способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Тогда

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Сократим предыдущие выражения на 2способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 и вычтем их друг из друга:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Учтем, что fоп=(f1 -f2):

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Введем обозначение:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542 .

Тогда

- c((F1 -F2)-Fоп)=VD=VD0|D|, где D 0 - орт вектора D.

Учтем, что VD0 есть проекция вектора V на направление вектора D. Обозначив эту проекцию как VD, получим:

способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели, патент № 2485542

Величины частот f1 и f 2 и их разность могут быть известны заранее или измерены с достаточной точностью. Точность определения величины (f 1-f2) может быть повышена путем измерения непосредственно разности частот. Например, сигналы частот f1 и f 2 могут быть преобразованы в сигнал разностной частоты с последующим измерением этой частоты. Возможно применение и других способов измерения разности частот зондирующих сигналов.

Величина (F1-F2) может быть определена путем измерения частот принимаемых сигналов с последующим вычислением их разности. Однако для повышения точности определения величины (F1-F2) целесообразно преобразовать принимаемые сигналы частот F1 и F2 в сигнал разностной частоты, с последующим измерением частоты преобразованного сигнала.

Из векторной диаграммы на чертеже и из выражения для вектора D видно, что вектор D является нерадиальным.

Опорный сигнал и зондирующие сигналы проходят разные пути.

Поэтому длина когерентности сигналов должна быть меньше попарных разностей хода сигналов. Разности хода зависят от расположения антенн и направления на цель. При всех направлениях на цель разности хода сигналов меньше наибольшего из попарных расстояний между передающими антеннами. Поэтому достаточной длиной когерентности сигналов является наибольшее из попарных расстояний между антеннами. Это расстояние значительно меньше, чем дальность действия радиолокационной системы.

Таким образом, по сравнению с известным способом определения нерадиальной проекции скорости, использование предлагаемого способа на несколько порядков уменьшает требования к длине когерентности используемых сигналов.

Из выражений для D и VD видно, что результат определения нерадиальной проекции скорости цели не зависит от положения приемника.

Класс G01S13/58 для определения скорости или траектории движения; для определения знака направления движения

способ радиотехнических доплеровских угломерных измерений космического аппарата и система для осуществления данного способа -  патент 2526401 (20.08.2014)
способ одновременного определения шести параметров движения космического аппарата при проведении траекторных измерений и система для его реализации -  патент 2525343 (10.08.2014)
способ радиолокационного обнаружения маневра баллистической цели на пассивном участке траектории -  патент 2524208 (27.07.2014)
способ измерения изменения скорости движения цели по дальности и устройства для его реализации -  патент 2522426 (10.07.2014)
способ измерения скорости сближения ракеты с астероидом при встречных курсах их перемещения и устройство для его реализации -  патент 2518108 (10.06.2014)
способ измерения длинны перемещающегося объекта и устройство для его реализации -  патент 2518099 (10.06.2014)
корреляционный способ повышения разрешения по скорости и дальности для импульсных доплеровских систем с внутриимпульсной когерентной обработкой -  патент 2518009 (10.06.2014)
способ измерения внешнебаллистических характеристик снаряда и устройство для его осуществления -  патент 2515580 (10.05.2014)
способ снятия неоднозначности измерения дальности и скорости для импульсно-доплеровских систем -  патент 2515253 (10.05.2014)
способ радиолокационного определения времени окончания активного участка баллистической траектории -  патент 2510861 (10.04.2014)
Наверх