Устройство для определения расстояния до источника излучения

 

Использование: определение расстояния до источника излучения. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1. блок 2 памяти, суммарно-разностный блок 3, делитель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5, блок 6 синхронизации, таймер 6. датчик 7 скорости объекта, интегратор 9. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (И) П1)

I (Я)з G 01 8 5/12

ГОСУДАРСТВЕН ОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (COCIlATEHT СССР) ОП ИСАН ИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ.

К ПАТЕНТУ л

ЪФ

Ф%

° е

° °

ЪФ å.2.

1 (21) 4792206/09 (22) 07.12.89 (46) 07.06.93. Бюл. hk 21 (71) Научноисследовательский институт электротехники (72) Р.П.Казалетов

P3) P.ll. Казалетов (56) Патент ФРГ N .1623427, кл. Q 01 S 5/12, опублик, 1975.. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

РАССТОЯНИЯ ДО ИСТОЧНИКА ИЗЛУЧЕНИЯ

{57) Использование: определение расстояния до источника излучения. Сущность изобретения: устройство содержит приемник 1, блок 2 памяти, суммарно-разностный блок

3. делитель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5, блок 6 синхронизации, таймер 8, датчик 7 скорости объекта, интегратор 9. 2 ил.

fO

О.

О ф

1820941

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при радиоиэмерениях для определения дальности источника излучения в дальней зоне.

Целью изобретения является расширение диапазона измеряемых расстояний до источника и повышение точности измерения.

На фиг. 1 показано взаимное расположение источника излучения и приемника с измерительным устройством в последовательные моменты времени по мере приближения приемника (антенны) к источнику, где

0 — положение источника излучения, — первое (исходное) положение приемника, И— второе положение приемника, !!! — третье положение приемника, n-n-e положение приемника, на фиг. 2 приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит приемник 1, блок

2 памяти, суммарно-разностный блок 3; делитель 4 амплитуд сигналов, умножитель 5, блок 6 синхронизации, датчик 7 скорости.

Блок 6 синхронизации выполнен в виде таймера 8. связанного прямой и обратной связью с интегратором 9.

Вход приемника 1 (его антенна) — вход устройства, первый выход приемника 1 соединен с входом блока 2 памяти, выход приемника 1 соединен с входом блока 2 памяти, выход которого соединен с первым входом суммарно-разностного блока 3, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника 1. Суммарный и разностный выходы суммарно-разностного блока 3 соединены с входами делителя 4, выход которого соединен с первым входом умножителя 5. Третий выход приемника 1 соединен с первым входом таймера 8, выходы которого соединены с управляющими входами приемника 1, блок 2 памяти, суммарно-разностного блока

3, делителя 4. Выход умножителя 5 является выходом устройства. Датчик 7 скорости перемещения объект а подключен к входу интегратора 9, выход которого соединен с вторым входом умножителя 5.

Устройство работает следующим образом.

В положение (фиг.1) в блоке 2 памяти запоминается исходное значение амплитуды сигнала, пропорциональное напряженности поля в тЛ, равное (в дальнем поле)

E1= Ео(В1+ ДR1)1, где E1 — напряженность поля в тЛ;

Е0 — напряженность поля источника излучения )в т.О);

R1+ ДR1 — расстояние отт. Одо тЛ(R1 — расстояние от т.О до точки, расположенной посредине между тЛ и I!);

2Д Я1 — расстояние от т. до т. Il.

По мере приближения к источнику приемник 1 (антенна) последовательно попадает в тЛ (фиг.1), !! и т.д. до точки и.

Положение т. II, Il и т.д., т.е, тех точек, где берутся отсчеты амплитуд, в каждом случае определяется рядом факторов. в частности необходимой частотой отсчетов, предельно допустимой начальной погреш10 ностью измерения дальности (R1) и задается таймером 8 блока 6 синхронизации.

Отсчет в тЛ! (с выхода приемника 1)

Ег = Ео(В1- Ь R1) .

Отношение напряженностей в т.!! (не15 посредственно с выхода приемника 1) и тЛ (запомненное с блока 2 памяти)

Ег 81+ ДЯ1

3) — ЖГ

20 и, следовательно, Дальность Я1 = К 1 Д 1

К+1 где.2Д й1 — расстояние между тЛ и II.

Однако для повышения разрешающей способности измерений следует измерять отношение суммы напряженностей (или напряжений сигналов, измеренных в разных точках, например т. I и II) к их разности (сум0 ма и разность —. на выходе суммарно-раэностного блока 3, их отношение образуется в . делителе 4)

Ег+E1

35, 1 !г— или, подставляя значения Е1 и Ег, получим й1

40 К1 у откуда R1 = К! hR!

Разрешающая способность измерения

45 определяется величиной, производной отсчета (K или К1) по R аК1 ! д В1I ЗЖ

«ИК 2ДК „2ДЯ (R — ДВ)г R) !

К1! R3

55 отношением. -у —

2ДЯ

ПосколькувсегдаR1> ДR то у) 1, К1

1820941 т.е. разрешающая способность при суммарно-разностной обработке выше. чем при непосредственном вычислении R из отношения уровней сигналов в соответствующих точках.

При отсчете в тЛИ и аналогичном определении отношения суммы напряженностей в тЛИ и I к их разности получим

R2- К2 hR2

Ез+ Е> где

R — расстояние от т.О до середины расстояния между тЛ и III;

2 М вЂ” расстояние между тЛ и Ill;

Kz — отношение суммы напряженностей в тЛ И и I к их разности (напряженность в T, I — запомненная, в тЛИ вЂ” текущая, с выхода приемника 1).

Затем аналогично определяется дальность по отсчетам в тЛЧ и т.д. до т.п, которые определяются условиями решаемой практической задачи.

Отношение суммы напряженностей к их разности определяется в делителе 4, вычисление R производится в умножителе 5.

Таким образом, в положении (фиг.1) по сигналу с выхода приемника 1, поступающему на вход блока 6 синхронизации, включаются таймер 8 и интегратор 9. На управляющие входы приемника 1 и блок 2 памяти от таймера 8 поступают управляющие сигналы, по которым в блоке 2 памяти запоминается значение амплитуды сигнала в тЛ (фиг.1). В интеграторе 9 по значению скорости приближения объекта с устройством к источнику излучения, поступающему от датчика 7 скорости перемещения объекта, непрерывно вычисляется текущее значение 2 hR — расстояние от исходного положения 1 (фиг.1), Через установленные в таймере 8 интервалы времени по его сигналам в т.l, 11, 1И и т.д. значения Лй поступают в умножитель 5 с выхода интегратора 9, Одновременно в этих же т. 1, И, И1 и т.д. от таймера 8 поступают управляющие сигналы на управляющие входы соответственно приемника 1, блока 2 памяти, суммарно-разностного блока 3, делителя 4. Эти сигналы обеспечивают выборку и поступление значений амплитуд сигнала с выхода приемника 1 на вход суммарно-раэностного блока 3, запомненное в т, l (фиг.1) значение амплитуды сигнала с выхода блока 2 памяти поступает в суммарно-раэностный блок 3, результат вычисления суммы и разности из суммарно-разностного блока 3 — в делитель

4 и результат деления — в умножитель 5, на выходе которого получают значение расстояния до источника, Относительная ошибка измерения расстояния определяется соотношением д Я " дд Е, где R — расстояние дс источника;

10 2 Л R — расстояние между точками приема; д Š— относительная ошибка определяе. мой амплитуды приемником 1; д Я вЂ” относительная ошибка определе15 ния расстояния.

Из сказанного следует, что по мере приближения к источнику отношение R/ЛИ уменьшается, так как расстояние R уменьшается (R> <...Яз < Rz < Йф а Л R увеличива20 ется.

Из соотношения для д R следует, что д R при приближении к источнику уменьшается, т.е. точность определения существен- но увеличивается. Это увеличение точности

25 (уменьшение д Я) по мере приближения к источнику пропорционально квадрату уменьшения, так как при уменьшении R в m раз b, R увеличивается также в m раз и в результате д R уменьшается в m раэ.

30 Пример. При допустимой ошибке определения дальности д Я = 0,1 и д Й° 0,01 допустимое отношение R/Ë R < 10.

Тогда в прототипе, где Л R — величина постоянная и равная 30 м, получаем

R a c A R 10 =. 300 м, т.е. расстояния, большие300 м и достоверно не определяются.

В описываемом устройстве е зависимости от условий решаемой задачи h R> может быть выбрано достаточно большим для определения любой дальности с необходимой точностью.

Порядок значений дальности R определяется единицами метров, десятками-сотнями метров или единицами, десятками, сотнями километров, исходя иэ условий решаемой практической задачи, Так, при приближении к источнику, находящемуся на расстоянии 100 км, должно быть (при том же условии д Е 0,01 и требовании д R <0,1) F8110 км.

Последующий (третий) отсчет сигнала при дальнейшем приближении к источнику может быть через ЛRz 20 км, При этом получим значение погрешности дЯ. = — дЕ= —. ОО1=4. О.

1820941

81 0 ЬВ1, где

Ki—

Е2+Е1

Еа — Е1.

Формула изобретения

Фиа 1.

Составитель Р.Казалотов

Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Редактор

Заказ 2042 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская нзб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101 т,е. погре ш ность определения Я и ри втором отсчете снизилась в 2,5 раза.)

0R1/ 0R2 - — ) по срввнению с пер4 10

5 вым отсчетом. Тем самым обеспечивается требуемая точность (которая существенно увеличивается с приближением к источнику) практически при любых дальностях, При квадратичном законе убывания по- 10 ля (в ближней зоне) дальность определяется из соотношения

Устройство для определения расстояния до источника излучения, содержащее 25 приемник, делитель амплитуд сигналов, суммарно-разностный блок, о т л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью расширения диапазона измеряемых расстояний и повышения точности измерений. введены блок памяти, умножитель, последовательно соединенные таймер и интегратор, выход которого соединен с входом таймера, и датчик скорости объекта, при этом вход блока памяти соединен с первым выходом приемника, выход — с первым входом суммарно-разностного блока, второй вход которого соединен с вторым выходом приемника, суммарный и разностный выходы .суммарно-разностного блока соединены с первым и вторым входами делителя амплитуд сигналов, выход которого. соединен с первым входом умножителя, третий выход приемника соедимен с таймером, второй вход интегратора соединен с выходом датчика скорости объекта, второй, третий, четвертый и пятый выходы таймера соединены с управляющими входами приемника. блока памяти, суммарно-разностного блока и делителя амплитуды сигналов, а выход интегратора соединен с вторым входом умножителя, выход которого является вйходом устройства.