УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
RANGE FINDING DEVICE

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для поиска объектов.
Известно устройство определения дальности, входящее в состав Радиолокатора, изложенного в патенте №2161806, автор Часовской А.А. В нем с помощью передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала осуществляется формирование электромагнитной энергии, поступающей в передающую антенну, излучающую ее в пространство. Антенны вращаются в режиме кругового обзора с помощью привода. Отраженная от объекта электромагнитная энергия поступает в приемную антенну, жестко связанную с передающей, и далее в приемник, выделяющий сигнал, характерный для движущегося воздушного объекта. Дальность определяется как разность длительностей сигналов от объекта за время, равное двум оборотам антенн, вращающихся с разными скоростями.
Известно устройство определения дальности, заявленное как устройство обработки радиолокационных сигналов, изложенное автором в патенте №2096798. В нем используются те же приемо-передающие узлы, что и в вышеупомянутом аналоге. Однако дальность определяется за время одного вращения антенны. Кроме того, точность ухудшается при изменении отражательной способности, и для обеспечения полного приема сигнала поля зрения приемной антенны должно быть более чем передающей, что уменьшает и дальность обнаружения объекта.
С помощью предлагаемого устройства увеличивается дальность обнаружения при увеличении точности измерения. Достигается это введением инвертора, линии задержки, блока определения амплитуды огибающей, элемента совпадения, преобразователя амплитуды в код и блока деления запомненной информации на текущую, при этом выход приемника соединен через инвертор с первым входом элемента совпадения и через линию задержки со вторым входом элемента совпадения, имеющего выход, соединенный с входом преобразователя амплитуды в код, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов блока деления запомненной информации на текущую, имеющего группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенную с группой входов индикатора и с группой выходов блока определения амплитуды огибающей, имеющего вход, соединенный с вышеупомянутым выходом приемника.
На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1 - передатчик одночастотного немодулированного непрерывного сигнала;
2 - передающая антенна;
3 - приемная антенна;
4 - привод;
5 - приемник;
6 - инвертор;
7 - линия задержки;
8 - блок определения амплитуды огибающей;
9 - элемент совпадения;
10 - преобразователь амплитуды в код;
11 - блок вычитания запомненной информации на текущую;
12 - индикатор,
при этом выход передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала 1 соединен с входом передающей антенны 2, жестко связанной с приводом 4 и с приемной антенной 3, имеющей выход, соединенный с входом приемника 5, имеющего выход, соединенный через инвертор 6 с первым входом элемента совпадения 9 и через линию задержки 7 со вторым входом элемента совпадения 9, имеющего выход, соединенный с входом преобразователя амплитуды в код 10, имеющего группу выходов, соединенную с первой группой входов блока делителей запомненной информации на текущую 11, имеющего группу выходов и вторую группу входов, соответственно соединенные с группой входов индикатора 12 и с группой выхода блока определения амплитуды огибающей 8, вход которого соединен с вышеупомянутым выходом приемника 5.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
С помощью передатчика одночастотного немодулированного непрерывного сигнала 1 осуществляется формирование электромагнитной энергии, поступающей в передающую антенну 2, излучающую ее в пространство. Антенна вращается в режиме кругового обзора с помощью привода 4. Отраженная от объекта электромагнитная энергия поступает в приемную антенну 3, жестко связанную с передающей антенной 2 и имеющую равное с ней поле зрения, и далее энергия поступает в приемник 5, преобразующий электромагнитную энергию в электрическую и выдающий сигнал от движущегося воздушного объекта.
Для пояснения воспользуемся фиг.2, где представлена форма суммарной огибающей ДВМ. Если бы сигнал полностью был принят в процессе вращения, то диаграмма имела бы вид кривой ДВЕ. Отрезок МС показан пунктиром. Но фактически к приходу отраженного сигнала приемная антенна повернется на некоторый угол, пропорциональный дальности до объекта. Кроме того, сигнал полностью не будет принят и диаграмма заканчивается в точке М. Поэтому, чем больше дальность до объекта, тем более будет амплитуда МС. Следовательно, разность амплитуды BF, характеризующей максимум огибающей к амплитуде МС, характеризует дальность до объекта независимо от места расположения объекта в зоне диаграммы. Смещение же амплитуды суммарной диаграммы направленности не влияет на ее величину. Выделение амплитуды МС в конце диаграммы направленности происходит при одновременной подаче на первый и второй входы элемента совпадения 9 сигнала с приемника 5 через инвертор 6 и сигнала с этого приемника через линию задержки 7. При этом длительность сигнала зависит от величины линии задержки; порог срабатывания инвертора можно регулировать. Это увеличит помехозащищенность. С выхода приемника 5 сигнал также поступает в блок определения амплитуды огибающей 8, определяющий максимальную амплитуду огибающей и выдающий информацию об этой амплитуде на вторую группу входов блока деления запомненной информации на текущую 11, где она запоминается. Сигнал же с выхода элемента совпадения 9 поступает в преобразователь амплитуды в код 10, где амплитуда преобразуется в код, который далее поступает на первый вход вышеупомянутого блока 11, где на него делится запомненный код амплитуды огибающей. В результате частное от деления, характеризующее дальность, поступает в индикатор 12 для отображения.
Пример конкретного исполнения блока определения амплитуды огибающей представлен в книге «Радиотехнические системы» Ю.М.Казаринова, 1990, М., Высшая школа, стр.383, а пример исполнения блока деления запомненной информации на текущую 11 представлен в книге И.А.Орлова и В.Ф.Корнюшко «Основы вычислительной техники и организация вычислительных работ», М., Энергоатомиздат, 1984, стр.136, где отмечено, что перед осуществлением арифметической операции в арифметическом блоке, в частности делителе, может осуществляться предварительное запоминание первой информации.
Предлагаемое устройство может быть использовано для поиска удаленных воздушных и космических объектов. Диаграмма направленности может быть удлинена по углу места или иметь форму луча. Тогда антенны могут вращаться и по спирали. Информация о дальности может быть использована для вторичной обработки, что увеличивает точностные характеристики. При использовании в приемнике доплеровской обработки может быть осуществлено одновременное определение дальности до объектов, имеющих разные радиальные скорости.
Приведем пример конкретного выполнения. Пусть антенны вращаются со скоростью 10 об/мин. Тогда при ширине диаграммы направленности по азимуту в 1° время пересечения объекта может составлять 18 мс. Точность определения дальности зависит от влияния местных предметов, отличия диаграмм и от погрешности при обработке сигнала. При прочих равных условиях она может составлять 500 м. Выполняя условие о необходимости определения максимума огибающей, максимальная дальность обнаружения не должна превышать 1200 км.
Устройство наиболее эффективно можно использовать и для выдачи координат другим системам сопровождения, имеющим меньшую дальность обнаружения.