Способ определения дальности до поверхности земли



Способ определения дальности до поверхности земли
Способ определения дальности до поверхности земли

Владельцы патента RU 2717233:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

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. Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение времени обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли. В способе определения дальности до поверхности земли, заключающемся в использовании в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсов, состоящих из N монохроматических субимпульсов, с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией, изменении несущей частоты радиоимпульсов периода повторения и длительности от радиоимпульса к радиоимпульсу, приеме сигналов, отраженных от поверхности земли, проведении согласованной фильтрации отраженных сигналов и определении дальности до поверхности земли на предварительном этапе период повторения, длительность зондирующих радиоимпульсов и количество монохроматических субимпульсов устанавливают фиксированными, а обнаружение отраженных сигналов производят одновременно во всем диапазоне определяемых дальностей с разбиванием диапазона определяемых дальностей до поверхности земли на ƒ поддиапазонов, в каждом из которых проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов.

 

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.

Известен аналог - способ определения дальности до поверхности земли (В.И. Вербицкий, Н.Н. Калмыков, С.А. Мельников, В.В. Соловьев, А.С. Рыжков. Радиовысотомер больших высот с ФКМ сигналом, Сборник трудов Третьей Всероссийской научно-технической конференции «Радиовысотометрия-2010», Каменск-Уральский, 2010 г., стр. 206-210), применяемый в радиовысотомерах, заключающийся в излучении зондирующих сигналов в направлении поверхности земли, в качестве которых используют радиоимпульсы с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией.

Реализация способа-аналога заключается в следующем.

Задают диапазон определяемых дальностей.

Используют в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсы с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией.

Определяют параметры радиоимпульсов, исходя из требований:

- радиоимпульсы должны иметь постоянные длительность tu, и период повторения Tn.

- радиоимпульсы должны состоять из N монохроматических субимпульсов длительностью τ, где N - постоянная величина;

- максимальная длительность радиоимпульсов tu должна быть ограничена временем распространения сигнала от нижней границы диапазона определяемых дальностей до поверхности земли и обратно.

Реализуют фазокодовую внутриимпульсную манипуляцию модулированием М-последовательностями начальных фаз субимпульсов, принимающих одно из двух значений 0 или π.

Излучают в направлении поверхности земли зондирующие сигналы на постоянной несущей частоте ƒн.

Принимают сигналы, отраженные от поверхности земли.

Проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов, формирующих модулирующие М-последовательности.

Определяют дальность до поверхности земли.

В способе-аналоге радиоимпульсы имеют постоянные длительность tu и количество N монохроматических субимпульсов длительностью τ, что требует увеличения уровня мощности излучаемых радиоимпульсов при определении дальности до поверхности земли вблизи верхней границы диапазона определяемых дальностей.

Излучение зондирующих сигналов на постоянной несущей частоте с большим уровнем пиковой мощности излучаемых радиоимпульсов приводит к снижению функциональных возможностей способа при определении дальности до поверхности земли.

Известен способ определения дальности до поверхности земли (патент №2685702 РФ, МПК G01S 13/32 (2006.01). Способ определения дальности до поверхности земли / Хрусталев А.А., Артемьев В.В. // Изобретения. Полезные модели. - 2019. - Опубл. 23.04.2019. - Бюл. №12), выбранный за прототип, применяемый в радиовысотомерах, заключающийся в излучении зондирующих сигналов в направлении поверхности земли, в качестве которых используют радиоимпульсы с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией.

Реализация способа-прототипа осуществляется в два этапа (предварительный и основной) и заключается в следующем.

Предварительный этап обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

Реализуется предварительный этап обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли следующим образом.

Задают диапазон определяемых дальностей.

Используют в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсы с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией, имеющие несущую частоту ƒн, длительность tu, период повторения Tn, и состоящие из N монохроматических субимпульсов длительностью τ.

Реализуют фазокодовую внутриимпульсную манипуляцию модулированием М-последовательностями начальных фаз субимпульсов, принимающих одно из двух значений 0 или π.

Осуществляют перестройку несущей частоты ƒн радиоимпульсов от радиоимпульса к радиоимпульсу по случайному равновероятному закону в заданном диапазоне частот в каждом периоде повторения радиоимпульсов. Несущая частота ƒнi для каждого i-го радиоимпульса постоянна.

Разбивают диапазон определяемых дальностей до поверхности земли на j поддиапазонов, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний - заканчивают максимальной дальностью до поверхности.

Устанавливают в каждом поддиапазоне определяемых дальностей длительности радиоимпульсов, период повторения радиоимпульсов и количество монохроматических субимпульсов фиксированными, для каждого j-го поддиапазона определяемых дальностей.

Определяют длительность tuj радиоимпульсов как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности данного поддиапазона и первой временной константой k1, определяемой условиями определения дальности до поверхности земли на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли, для каждого j-го поддиапазона определяемых дальностей.

Определяют период повторения радиоимпульсов Tnj как сумму времени распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для максимальной дальности данного поддиапазона, длительности tuj радиоимпульса для j-го поддиапазона и второй временной константы k2, определяемой временем, необходимым на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения по случайному равновероятному закону в заданном диапазоне частот и временем, необходимым на прием сигналов, отраженных от поверхности земли в заданном секторе углов на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

Определяют для каждого j-го поддиапазона определяемых дальностей, количество Nj монохроматических субимпульсов радиоимпульсе как отношение длительности tuj радиоимпульсов к длительности монохроматических субимпульсов (постоянная величина) с округлением до ближайшего целого в меньшую сторону.

Проводят согласованную фильтрацию принятых отраженных сигналов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов, формирующих на предварительном этапе модулирующие М-последовательности.

Проводят обнаружение отраженных сигналов в первом поддиапазоне, причем число проинтегрированных отраженных сигналов, необходимых для обнаружения, определяют с учетом заданных коэффициента различимости и вероятности ложной тревоги.

При отсутствии обнаружения в первом поддиапазоне обнаружение отраженных сигналов осуществляют во втором поддиапазоне, и так проводят обнаружение отраженных сигналов во всех поддиапазонах, последовательно увеличивая номер поддиапазона.

После обнаружения отраженных сигналов в одном из поддиапазонов грубо определяют дальность до поверхности земли и переходят к основному этапу определения дальности до поверхности земли.

Основной этап определения дальности до поверхности земли.

Основной этап определения дальности до поверхности земли осуществляется следующим образом.

Используют определенное на предварительном этапе значение грубо определенной дальности до поверхности земли в качестве априорной дальности, т.е. определенной в (i-1)-ом периоде.

Определяют длительности tui радиоимпульсов в i-ом периоде повторения радиоимпульсов, период повторения Tni для i-го радиоимпульса и количество Ni монохроматических субимпульсов в i-ом радиоимпульсе.

Определяют длительности tui радиоимпульсов в i-ом периоде повторения радиоимпульсов как разности между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в (i-1)-ом периоде и третьей временной константой k3, определяемой условиями определения дальности до поверхности земли.

Определяют значение периода повторения Tni для i-го радиоимпульса как сумму времени распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в (i-1)-ом периоде, длительности tui радиоимпульсов в i-ом периоде и четвертой временной константы k4, определяемой временем, необходимым на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения по случайному равновероятному закону в заданном диапазоне частот и временем, необходимым на прием сигналов, отраженных от поверхности земли в заданном секторе углов.

Определяют количество Ni монохроматических субимпульсов в i-ом радиоимпульсе как отношения длительности радиоимпульса в i-ом периоде повторения к длительности монохроматических субимпульсов (постоянная величина) с округлением до ближайшего целого в меньшую сторону.

Принимают сигналы, отраженные от поверхности земли.

Проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов, формирующих на основном этапе модулирующие М-последовательности.

Осуществляют точное определение дальности до поверхности земли без интегрирования отраженных сигналов.

При потере отраженных сигналов на основном этапе переходят к предварительному этапу обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли для повторного обнаружения отраженных сигналов.

Недостатком способа-прототипа является большое время обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

В способе-прототипе диапазон определяемых дальностей до поверхности земли разбивают на j поддиапазонов, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний - заканчивают максимальной дальностью до поверхности.

Обнаружение отраженных сигналов сначала проводят в первом поддиапазоне. При отсутствии обнаружения в первом поддиапазоне обнаружение отраженных сигналов осуществляют во втором поддиапазоне, и так проводят обнаружение отраженных сигналов во всех поддиапазонах, последовательно увеличивая номер поддиапазона.

При нахождении отраженных сигналов в последнем поддиапазоне время обнаружения отраженных сигналов будет определяться суммой времен обнаружения отраженных сигналов по всем j поддиапазонам.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение времени обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов.

Технический результат достигается тем, что в способе определения дальности до поверхности земли, проводимом в два этапа (предварительный и основной), заключающемся в излучении на обоих этапах зондирующих сигналов в направлении поверхности земли, использовании в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсов, состоящих из монохроматических субимпульсов длительностью τ, с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией, которую реализуют модулированием М-последовательностями начальных фаз субимпульсов, принимающих одно из двух значений 0 или π, перестройке несущей частоты ƒн радиоимпульсов от радиоимпульса к радиоимпульсу по случайному равновероятному закону в каждом периоде повторения, грубом определении дальности до поверхности земли на предварительном этапе путем установки фиксированными длительности радиоимпульсов, периода повторения радиоимпульсов и количества монохроматических субимпульсов, разбиения диапазона определяемых дальностей до поверхности земли на поддиапазоны, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний - заканчивают максимальной дальностью до поверхности, проведения согласованной фильтрации принятых отраженных сигналов, обнаружения отраженных сигналов в одном из поддиапазонов, грубого определения дальности до поверхности земли и определения дальности до поверхности земли на основном этапе путем использования определенного на предварительном этапе значения грубо определенной дальности до поверхности земли в качестве априорной дальности для установки параметров радиоимпульсов на основном этапе, на предварительном этапе длительность tuc радиоимпульсов определяют как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности данного диапазона и первой временной константой k1, период повторения радиоимпульсов Tnc определяют как сумму времени распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для максимальной дальности, длительности tuc радиоимпульса и второй временной константы k2, количество Nc монохроматических субимпульсов радиоимпульсе определяют как отношение длительности tuc радиоимпульсов к длительности монохроматических субимпульсов (постоянная величина) с округлением до ближайшего целого в меньшую сторону, производят согласованную фильтрацию отраженных сигналов одновременно во всех ƒ поддиапазонах определяемых дальностей, на которые разбит диапазон определяемых дальностей до поверхности земли, в каждом из ƒ поддиапазонов проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов согласованной фильтрации, образованных из кодов длительностью tu, формирующих модулирующие М-последовательности, вырезанием фрагментов длительностью t для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей, отсчет длительностей t кодов согласованной фильтрации для ƒ всех поддиапазонов определяемых дальностей производят от конца кодов длительностью tu, определяют длительности t кодов согласованной фильтрации, как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности поддиапазона tmin(ƒ) и первой временной константой k1, устанавливают длительности t кодов согласованной фильтрации фиксированными для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей, производят обнаружение отраженных сигналов одновременно во всех ƒ поддиапазонах определяемых дальностей, число проинтегрированных отраженных сигналов, необходимых для обнаружения, определяют с учетом заданного коэффициента различимости и заданной вероятности ложной тревоги, производят поиск и обнаружение сигнала, отраженного от поверхности земли в каждом ƒ-м поддиапазоне, во временном интервале, соответствующем временному интервалу от минимального значения измеряемой дальности поддиапазона определяемых дальностей до максимального значения измеряемой дальности данного поддиапазона определяемых дальностей, после обнаружения отраженных сигналов в одном из поддиапазонов грубо определяют дальность до поверхности земли.

Способ определения дальности до поверхности земли реализуется следующим образом.

Реализуют предварительный этап обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли следующим образом.

Используют в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсы с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией.

Реализуют фазокодовую внутриимпульсную манипуляцию модулированием М-последовательностями начальных фаз субимпульсов, принимающих одно из двух значений 0 или π.

Определяют параметры радиоимпульсов: значения длительности tuc и периода повторения Tnc радиоимпульсов, количества монохроматических субимпульсов Nc длительностью τ.

Длительность tuc, период повторения радиоимпульсов Tnc и количество монохроматических субимпульсов Nc устанавливают фиксированными, для всего диапазона определяемых дальностей.

Длительность tuc радиоимпульсов определяют, как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности диапазона tmin(c) и первой временной константой k1, определяемой на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

Время распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности диапазона равно:

где R(c) - минимальная дальность диапазона;

с - скорость распространения электромагнитных волн.

Значение длительности tuc радиоимпульса определяют:

где k1 - первая временная константа, определяемая условиями определения дальности до поверхности земли.

где tмз - время, определяемое величиной «мертвой» зоны приемника измерителя дальности при измерении дальности;

tnu - время, определяемое погрешностью измерения дальности измерителя дальности;

t - время, определяемое максимальным изменением высоты рельефа поверхности земли за время обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли;

tвc - время, определяемое изменением дальности до поверхности земли за время обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли при наличии вертикальной скорости движения движущегося объекта.

Значение периода повторения Tnc определяют, как сумму времени распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для максимальной дальности tmax(c), длительности tuc радиоимпульса и второй временной константы k2, определяемой на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

Значение периода повторения Tnc определяют:

tпep - время, необходимое на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения по случайному (равновероятному) закону в заданном диапазоне частот;

tизм - время, необходимое на прием сигналов, отраженных от поверхности земли в заданном секторе углов.

Количество Nc монохроматических субимпульсов в радиоимпульсе определяют, как отношение длительности tuc радиоимпульсов к длительности монохроматических субимпульсов (постоянная величина) с округлением до ближайшего целого в меньшую сторону.

Количество Nc монохроматических субимпульсов определяют:

где - округление до ближайшего целого в меньшую сторону;

tuc - длительность радиоимпульса;

τ - длительность монохроматических субимпульсов (постоянная величина).

Излучают в направлении поверхности земли зондирующие сигналы на перестраиваемой от радиоимпульса к радиоимпульсу несущей частоте ƒнi. Перестройку несущей частоты ƒнi производят в каждом периоде повторения по случайному (равновероятному) закону в заданном диапазоне частот. Несущая частота ƒнi для каждого i-го радиоимпульса постоянна.

Принимают отраженные от поверхности земли зондирующие сигналы.

Диапазон определяемых дальностей до поверхности земли при обнаружении отраженных сигналов разбивают на ƒ поддиапазонов, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний - заканчивают максимальной дальностью до поверхности.

Проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов в каждом из ƒ поддиапазонов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов согласованной фильтрации, образованных из кодов, формирующих на предварительном этапе модулирующие М-последовательности.

Определяют значения длительности кодов согласованной фильтрации для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей, образованных вырезанием из кодов длительностью tu, формирующих модулирующие М-последовательности, фрагментов длительностью t для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей.

Отсчет длительностей t кодов согласованной фильтрации для ƒ всех поддиапазонов определяемых дальностей производят от конца кодов длительностью tu, формирующих модулирующие М-последовательности.

Длительность t кодов согласованной фильтрации определяют, как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности поддиапазона tmin(ƒ) и первой временной константой k1, определяемой на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

Время распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности поддиапазона равно:

где R(ƒ) - минимальная дальность поддиапазона;

с - скорость распространения электромагнитных волн.

Значение длительности t кода согласованной фильтрации определяют:

Длительности t кодов согласованной фильтрации устанавливают фиксированными для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей.

Производят обнаружение отраженных сигналов и грубое определение дальности до поверхности земли.

Обнаружение отраженных сигналов производят одновременно во всех ƒ поддиапазонах определяемых дальностей, причем число проинтегрированных отраженных сигналов, необходимых для обнаружения, определяют с учетом заданного коэффициента различимости и заданной вероятности ложной тревоги.

Поиск и обнаружение сигнала, отраженного от поверхности земли в каждом ƒ-м поддиапазоне, производят во временном интервале, соответствующем временному интервалу от минимального значения измеряемой дальности поддиапазона определяемых дальностей до максимального значения измеряемой дальности данного поддиапазона определяемых дальностей, разбитом на М парциальных интервалов (М>>1) времени равной длительности Δt, каждому из которых соответствует свой селектирующий импульс.

Поиск и обнаружение отраженного сигнала производят одновременно по всем селектирующим импульсам, что сокращает время обнаружения сигнала.

Отраженный сигнал считается обнаруженным, когда в одном из селектирующих импульсов ΔtM∈MΔt происходит превышение порога накопления р (р>1).

Чем больше значение порога накопления р, тем больше отраженных сигналов надо проинтегрировать и тем выше вероятность правильного обнаружения и меньше вероятность ложного срабатывания при обнаружении отраженного сигнала.

На практике максимальное значение порога накопления р ограничено временем, в течение которого сигнал, отраженный от поверхности земли, находится в пределах одного и того же селектирующего импульса. За счет интегрирования (накопления) отраженных сигналов обнаружение отраженных сигналов происходит с низкой вероятностью ложной тревоги и высокой вероятностью правильного обнаружения и может происходить при значениях отношения сигнал-шум близких к единице.

После обнаружения отраженных сигналов в одном из ƒ поддиапазонов определяемых дальностей, определяют грубое значение дальности до поверхности земли.

Временную задержку tЗ(ƒ) измеряют в поддиапазоне определяемых дальностей, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала, между моментом излучения зондирующего сигнала и фронтом селектирующего импульса, в котором произошло обнаружение отраженного сигнала.

Значение tЗ(ƒ) определяет значение грубо определенной дальности до поверхности земли.

Основной этап определения дальности до поверхности земли осуществляется следующим образом.

Используют определенное на предварительном этапе значение грубо определенной дальности до поверхности земли в качестве априорной дальности, т.е. определенной в (i-1)-ом периоде.

Определяют параметры радиоимпульсов: длительность tui и период повторения Tni радиоимпульсов, количество Ni монохроматических субимпульсов длительностью τ.

Длительность tui периода повторения Tni радиоимпульсов и количество Ni монохроматических субимпульсов в i-ом периоде повторения радиоимпульсов определяют в зависимости от дальности до поверхности земли, определенной в (i-1)-ом периоде повторения (в предыдущем периоде повторения).

Значение длительности tui радиоимпульса в i-ом периоде повторения определяют:

где tЗ(i-1) - время распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в (i-1)-ом периоде.

где R(i-1) - дальность до поверхности земли, определенная в (i-1)-ом периоде повторения;

k3 - третья временная константа, определяемая условиями определения дальности до поверхности земли.

где tмз - время, определяемое величиной «мертвой» зоны приемника измерителя дальности при измерении дальности;

tnu - время, определяемое погрешностью измерения дальности измерителя дальности;

t - время, определяемое максимальным изменением высоты рельефа поверхности земли за один период повторения радиоимпульсов;

tвс - время, определяемое изменением дальности до поверхности земли за один период повторения радиоимпульсов при наличии вертикальной скорости движения движущегося объекта.

В начале работы на втором этапе за время распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в (i-1)-ом периоде повторения, принимают грубое значение дальности до поверхности земли tЗ(ƒ), определенное на первом этапе.

Значение периода повторения Tni для i-го радиоимпульса определяют:

где k4 - четвертая временная константа, определяемая временем, необходимым на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения по случайному равновероятному закону в заданном диапазоне частот и временем, необходимым на прием сигналов, отраженных от поверхности земли в заданном секторе углов.

tпep - время, необходимое на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения по случайному (равновероятному) закону в заданном диапазоне частот;

tизм - время, необходимое на прием сигналов, отраженных от поверхности земли в заданном секторе углов.

Количество Ni монохроматических субимпульсов в i-ом радиоимпульсе определяют:

где - округление до ближайшего целого в меньшую сторону;

tui - длительность радиоимпульса в i-ом периоде повторения;

τ - длительность монохроматических субимпульсов (постоянная величина).

Излучают в направлении поверхности земли зондирующие сигналы на перестраиваемой от радиоимпульса к радиоимпульсу несущей частоте ƒнi.

Принимают сигналы, отраженные от поверхности земли.

Проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов во всем диапазоне определяемых дальностей с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов, формирующих на основном этапе модулирующие М-последовательности.

Осуществляют точное определение дальности до поверхности земли без интегрирования отраженных сигналов.

При потере отраженных сигналов на основном этапе переходят к предварительному этапу обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли для повторного обнаружения отраженных сигналов.

Данный способ определения дальности до поверхности земли имеет существенные отличия от прототипа, поскольку обеспечивается сокращение времени обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли на предварительном этапе обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли.

В способе-прототипе диапазон определяемых дальностей до поверхности земли разбивают на j поддиапазонов, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний - заканчивают максимальной дальностью до поверхности.

Обнаружение отраженных сигналов сначала проводят в первом поддиапазоне. При отсутствии обнаружения в первом поддиапазоне обнаружение отраженных сигналов осуществляют во втором поддиапазоне, и так проводят обнаружение отраженных сигналов во всех поддиапазонах, последовательно увеличивая номер поддиапазона.

При нахождении отраженных сигналов в последнем поддиапазоне время обнаружения отраженных сигналов будет определяться суммой времен обнаружения отраженных сигналов по всем j поддиапазонам.

Кроме того, данный способ определения дальности до поверхности земли имеет дополнительные существенные отличия от аналога.

В данном способе определения дальности до поверхности земли обеспечивается расширение функциональных возможностей при определении дальности до поверхности земли за счет:

- перестройки несущей частоты радиоимпульсов от радиоимпульса к радиоимпульсу по случайному равновероятному закону;

- снижения требований к стабильности фазы зондирующих сигналов. Стабильность фазы зондирующих сигналов требуется не за время полного периода зондирующих сигналов, а лишь за время, соответствующее времени излучения данного радиоимпульса. А эффект Доплера практически не оказывает влияния при обработке отраженных сигналов, т.к. осуществляется перестройка несущей частоты радиоимпульсов от радиоимпульса к радиоимпульсу по случайному равновероятному закону.

- снижения уровня пиковой мощности излучаемых радиоимпульсов, которое обусловлено двумя факторами:

а) значение длительности tui радиоимпульса в i-ом периоде повторения - величина переменная и определяется дальностью до поверхности земли, измеренной в предыдущем периоде измерений (временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в предыдущем периоде). Это позволяет изменять количество Ni монохроматических субимпульсов длительностью τ в излучаемых радиоимпульсах, увеличивая их количество при увеличении измеряемой дальности, и, тем самым, не требовать увеличения уровня мощности излучаемых радиоимпульсов при определении дальности до поверхности земли вблизи верхней границы диапазона определяемых дальностей. Так Ni может составлять единицы при малых дальностях и сотни - при больших дальностях. При этом выигрыш в отношении сигнал/шум за счет когерентной обработки может составить десятки децибел;

б) значение периода повторения Tni для i-гo радиоимпульса - величина переменная и определяется значением длительности tui радиоимпульса в i-ом периоде повторения, временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для дальности, определенной в предыдущем периоде и константой, значение которой в основном определяется временем, необходимым на перестройку несущей частоты от радиоимпульса к радиоимпульсу в каждом периоде повторения. Это позволяет изменять значение периода повторения Tni для i-го радиоимпульса, обеспечивая однозначность измерения дальности до поверхности земли. Необходимо отметить, что наличие константы приводит к тому, что скважность радиоимпульсов является переменной и уменьшается при увеличении измеряемой дальности, тем самым увеличивая среднюю мощность излучаемых радиоимпульсов. Так скважность радиоимпульсов может составлять единицы при больших дальностях и сотни (и даже тысячи) - при малых дальностях.

Таким образом, данный способ определения дальности до поверхности земли имеет существенные отличия от известных способов определения дальности, поскольку обеспечивается сокращение времени обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли и расширение функциональных возможностей при определении дальности до поверхности земли.

Способ определения дальности до поверхности земли, проводимый в два этапа (предварительный и основной), заключающийся в излучении на обоих этапах зондирующих сигналов в направлении поверхности земли, использовании в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсов, состоящих из монохроматических субимпульсов длительностью τ, с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией, которую реализуют модулированием М-последовательностями начальных фаз субимпульсов, принимающих одно из двух значений 0 или π, перестройке несущей частоты ƒн радиоимпульсов от радиоимпульса к радиоимпульсу по случайному равновероятному закону в каждом периоде повторения, грубом определении дальности до поверхности земли на предварительном этапе путем установки фиксированными длительности радиоимпульсов, периода повторения радиоимпульсов и количества монохроматических субимпульсов, разбиения диапазона определяемых дальностей до поверхности земли на поддиапазоны, где первый поддиапазон начинают с минимальной дальности до поверхности, а последний заканчивают максимальной дальностью до поверхности, проведения согласованной фильтрации принятых отраженных сигналов, обнаружения отраженных сигналов в одном из поддиапазонов, грубого определения дальности до поверхности земли и определения дальности до поверхности земли на основном этапе путем использования определенного на предварительном этапе значения грубо определенной дальности до поверхности земли в качестве априорной дальности для установки параметров радиоимпульсов на основном этапе, отличающийся тем, что на предварительном этапе длительность tuc радиоимпульсов определяют как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности данного диапазона и первой временной константой k1, период повторения радиоимпульсов Т определяют как сумму времени распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для максимальной дальности, длительности tuc радиоимпульса и второй временной константы k2, количество Nc монохроматических субимпульсов врадиоимпульсе определяют как отношение длительности tuc радиоимпульсов к длительности монохроматических субимпульсов (постоянная величина) с округлением до ближайшего целого в меньшую сторону, производят согласованную фильтрацию отраженных сигналов одновременно во всех ƒ поддиапазонах определяемых дальностей, на которые разбит диапазон определяемых дальностей до поверхности земли, в каждом из ƒ поддиапазонов проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов с использованием в качестве весовых коэффициентов кодов согласованной фильтрации, образованных из кодов длительностью tu, формирующих модулирующие М-последовательности, вырезанием фрагментов длительностью t для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей, отсчет длительностей t кодов согласованной фильтрации для ƒ всех поддиапазонов определяемых дальностей производят от конца кодов длительностью tu, определяют длительности t кодов согласованной фильтрации, как разность между временем распространения сигнала от движущегося объекта до поверхности земли и обратно для минимальной дальности поддиапазона tmin(ƒ) и первой временной константой k1, устанавливают длительности t кодов согласованной фильтрации фиксированными для каждого ƒ поддиапазона определяемых дальностей, производят обнаружение отраженных сигналов одновременно во всех ƒ поддиапазонах определяемых дальностей, число проинтегрированных отраженных сигналов, необходимых для обнаружения, определяют с учетом заданного коэффициента различимости и заданной вероятности ложной тревоги, производят поиск и обнаружение сигнала, отраженного от поверхности земли в каждом ƒ-м поддиапазоне, во временном интервале, соответствующем временному интервалу от минимального значения измеряемой дальности поддиапазона определяемых дальностей до максимального значения измеряемой дальности данного поддиапазона определяемых дальностей, после обнаружения отраженных сигналов в одном из поддиапазонов грубо определяют дальность до поверхности земли.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многопозиционных радиотехнических системах для определения координат заданного источника радиоизлучения (ИРИ) с кодовым и временным разделением каналов.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для создания приемника радиолокационной системы (РЛС), использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей зондирующий радиосигнал наземного передатчика.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в многопозиционных радиотехнических системах, установленных на летательных аппаратах, для определения координат источников импульсного радиоизлучения (ИРИ).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиомониторинга при решении задачи скрытого определения координат источника радиоизлучения (ИРИ), в условиях априорной неопределенности относительно поляризационных и пространственных параметров радиосигналов, шумов и помех, когда налагаются ограничения на габаритные размеры пеленгаторной антенной системы, в частности для определения координат ИРИ с борта летательного аппарата (ЛА).

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения (ОМП) источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ.

Изобретение относится к области связи. Техническим результатом является эффективное определение местоположения мобильного устройства.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения местоположения наземного источника излучения по результатам его двухмерного пеленгования с борта летательного аппарата.

Изобретение относится к способам и системам для обнаружения создающих помехи сигналов, передаваемых из движущихся транспортных средств. Способ идентификации бортового передающего устройства, испускающего создающий помехи сигнал в предварительно заданной полосе частот, при этом способ содержит этап, на котором отслеживают предварительно заданную полосу частот в первом местоположении, чтобы идентифицировать испускание создающего помехи сигнала из проезжающего транспортного средства.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения абонентского терминала (AT) по радиосигналам, принятым от спутника-ретранслятора (CP) на низкой околоземной орбите.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться для определения точного местоположения источника сигнала передачи. Технический результат состоит в повышении точности определения местоположения средств передачи.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности, к способам и технике радиотехнического мониторинга источников радиоизлучений. Технический результат выражается в расширении видов радиолокационных сигналов, контролируемых в ходе радиотехнического мониторинга.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении бортовых импульсных некогерентных радиовысотомеров. Технический результат - расширение диапазона измеряемых дальностей, снижение энергопотребления, снижение уровня паразитных сигналов и наводок по цепям питания и управления.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинным радиолокаторам. Технический результат - улучшение разрешающей способности радиолокатора.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинным радиолокаторам. Технический результат - создание радиолокационной станции мониторинга ледовой обстановки, для которой необходима увеличенная дальность действия (для обеспечения широкой полосы обзора) и возможность измерения второй координаты (высоты) лоцируемого объекта для выделения и определения координат айсбергов и оценки степени опасности.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройствам измерения пройденного расстояния наземным транспортным средством с использованием эффекта Доплера.

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к гомодинным радиолокаторам. Достигаемый технический результат - возможность определения высоты лоцируемого объекта.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к радиоволновым способам измерения путевой скорости транспортных средств с использованием эффекта Доплера для электромагнитных волн.

Изобретение относится к области радиолокационной техники и может быть использовано при построении радиолокационных систем, предназначенных для определения дальности от движущегося объекта до поверхности земли, использующих принцип отражения радиоволн.

Способ измерения дальности относится к области техники радиотехнический средств измерения расстояний и может быть использован, например, для измерения малых дальностей в локальных навигационных системах при управлении движением подводных объектов.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к способам нелинейной радиодальнометрии источников радиоизлучения, и может использоваться для обнаружения и измерения расстояния до излучающих объектов с нелинейными электрическими свойствами, в частности радиопередатчиков.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при разработке перспективных многопозиционных радиолокационных систем и их модернизации. Достигаемый технический результат - повышение достоверности и точности отождествления воздушных объектов в режиме многоцелевого сопровождения для двухпозиционных радиолокационных систем.

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. Техническим результатом предлагаемого изобретения является сокращение времени обнаружения отраженных сигналов и грубого определения дальности до поверхности земли. В способе определения дальности до поверхности земли, заключающемся в использовании в качестве зондирующих сигналов радиоимпульсов, состоящих из N монохроматических субимпульсов, с непериодической фазокодовой внутриимпульсной манипуляцией, изменении несущей частоты радиоимпульсов периода повторения и длительности от радиоимпульса к радиоимпульсу, приеме сигналов, отраженных от поверхности земли, проведении согласованной фильтрации отраженных сигналов и определении дальности до поверхности земли на предварительном этапе период повторения, длительность зондирующих радиоимпульсов и количество монохроматических субимпульсов устанавливают фиксированными, а обнаружение отраженных сигналов производят одновременно во всем диапазоне определяемых дальностей с разбиванием диапазона определяемых дальностей до поверхности земли на ƒ поддиапазонов, в каждом из которых проводят согласованную фильтрацию отраженных сигналов.

Наверх