РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА

Полезная модель относится к радиолокации и может быть использована для радиолокационного обнаружения малоразмерных медленно движущихся наземных целей.
Традиционные РЛС, предназначенные для селекции движущихся целей (СДЦ) разделяются на три основных вида [1]:
- РЛС с непрерывным излучением;
- РЛС с селекторами движущихся целей;
- импульсно-доплеровские РЛС.
РЛС с непрерывным излучением имеет небольшую дальность действия и требует наличия двух (приемной и передающей) антенн с очень хорошей развязкой.
РЛС с селекцией движущихся целей при потенциально высоких характеристиках имеет недостаток, связанный с тем, что сигнал с выхода фазового детектора зависит не только от разности фаз соседних импульсов, но от амплитуды принимаемого сигнала. Это не позволяет проводить однозначное измерение скорости объекта.
Импульсно-доплеровская РЛС проводит измерение скорости объекта на основании доплеровского смещения, что устраняет зависимость от амплитуды принимаемого сигнала. Однако одновременное получение высокого разрешения по дальности и скорости невозможно и требуется компромисс между этими параметрами.
В предлагаемой РЛС для измерения скорости медленно движущихся наземных целей проводятся измерения только по дальности, что позволяет сочетать высокое разрешение по дальности с точным измерением малых скоростей.
Наиболее близкой к описываемой системе является РЛС (прототип), содержащая антенную систему кругового сканирования, антенный переключатель «излучение-прием», первый вход/выход которого соединен с первым входом/выходом антенной системы кругового сканирования, малошумящий усилитель, вход которого соединен со вторым выходом антенного переключателя «излучение-прием», усилитель мощности, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя «излучение-прием», когерентный СВЧ генератор, первый выход которого соединен с входом усилителя мощности.
Цель полезной модели - обнаружения малоразмерных медленно движущихся наземных целей.
Поставленная цель достигается тем, что в радиолокационную систему, содержащую антенную систему кругового сканирования, антенный переключатель «излучение-прием», первый вход/выход которого соединен с первым входом/выходом антенной системы кругового сканирования, малошумящий усилитель, вход которого соединен со вторым выходом антенного переключателя «излучение-прием», усилитель мощности, выход которого соединен со вторым входом антенного переключателя «излучение-прием», когерентный СВЧ генератор, первый выход которого соединен с входом усилителя мощности дополнительно введены квадратурный фазовый детектор, первый вход которого соединен с выходом малошумящего усилителя, а второй вход - со вторым выходом когерентного СВЧ генератора, аналого-цифровой преобразователь, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами квадратурного фазового детектора, а третий вход - со вторым выходом антенной системы кругового сканирования, вычислитель формирования луча, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, вычислитель картографирования, вход которого соединен с первым выходом вычислителя формирования луча, а выход является первым выходом радиолокационной системы, вычислитель селекции движущихся целей, вход которого соединен со вторым выходом вычислителя формирования луча, а выход является вторым выходом радиолокационной системы.
Сравнение с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию «новизна».
Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей системы.
Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства.
Устройство включает:
1 - антенная система кругового сканирования;
2 - антенный переключатель «излучение-прием»;
3 - малошумящий усилитель;
4 - квадратурный фазовый детектор;
5 - усилитель мощности;
6 - когерентный СВЧ генератор;
7 - аналого-цифровой преобразователь;
8 - вычислитель формирования луча;
9 - вычислитель картографирования;
10 - вычислитель СДЦ.
Устройство работает следующим образом.
изл
изл
min
изл
изл
min
Когерентный СВЧ генератор 6 генерирует линейный частотно-модулированный (ЛЧМ) импульс, полоса ΔF и длительность τ, которого, соответственно определяются необходимыми разрешающей способностью Δγ и минимальной дальностью R (ΔF=с/2Δγ; τ=2R/с), и который поступает на усилитель мощности 5. С выхода усилителя мощности 5 через антенный переключатель «излучение-прием» 2 импульс подается в антенную систему 1 для излучения. Когерентный СВЧ генератор 6 генерирует также квадратуры опорной частоты для квадратурного фазового детектора 4.
В режиме приема сигнал, принятый антенной системой 1 подается через антенный переключатель «излучение-прием» 2 на малошумящий усилитель 3, с выхода которого поступает на первый вход квадратурного фазового детектора 4.
На выходах квадратурного фазового детектора 4 вырабатываются квадратуры принятого сигнала (мнимая (Im) и действительная (Re) части), которые поступают на аналого-цифровой преобразователь 7.
На аналого-цифровой преобразователь 7 также поступает по входу 3 сигнал от датчика углового положения антенной системы 1.
Л
вр
С выхода аналого-цифрового преобразователя 7 оцифрованные квадратуры принятого сигнала и код углового положения антенны поступают в вычислитель формирования луча 8, в котором производится сжатие ЛЧМ сигнала по дальности и вычисление количества зондирующих импульсов K, получаемых от точечного объекта за время его нахождения в луче при вращении антенны с периодом Т,
аз
где: Δα - азимутальная ширина луча антенной системы:
вр
T - период вращения антенной системы.
Сжатые по дальности квадратурные сигналы с выхода вычислителя формирования луча 8 поступают в вычислитель картографирования 9 и вычислитель СДЦ 10.
В вычислителе картографирования осуществляется получение в режиме кругового обзора РЛ изображений контролируемой зоны путем соответствующего накопления (когерентного или некогерентного) азимутальных импульсов, приходящихся на соответствующий луч.
В вычислителе СДЦ по двум квадратурам проводится вычисление фаз принятых импульсов. Текущая фаза сигнала вычисляется по формуле:
где 1 - номер дальности;
m - номер зондирования внутри азимутальной пачки.
r
Разность фаз отраженных от цели сигналов в номере дальности 1, принятых в двух зондированиях с номерами m и m+n, пропорциональна радиальной скорости цели V и рассчитывается по формуле:
где λ - длина волны,
n
T - период повторения зондирующих импульсов,
и, соответственно,
Л
Выбором числа n (1≤n≤K) можно задавать соответствующие диапазоны и точность измерения скорости.
1,m+1
При n=1 имеем максимальную однозначную скорость (ΔФ=2π):
max
n
n
max
rmax1
что при λ=3 см: R=20 км и 1/T=F=c/2R=7,5 кГц дает V=400 км/час.
rmax1
Точность измерения V, определяется точностью измерения фазы, которая в свою очередь определяется отношением сигнал/шум и при отношении сигнал/шум 20 дБ составляет 0,1 радиана, что обеспечивает число градаций радиальной скорости 2π/0,1=62,8 и минимальную измеряемую радиальную скорость δV=6,3 км/час
rmax50
rmax50
При выборе n=50 имеем соответственно V=8 км/час и минимальную измеряемую радиальную скорость δV=0,13 км/час
вр
аз
Л
При этом для T=10 с и Δα=1,5° имеем K=312 импульсов.
Таким образом, введение новых элементов и связей между ними позволяет решить задачу обнаружения малоразмерных медленно движущихся наземных целей.
Литература
1. Справочник по радиолокации. Т.З Радиолокационные устройства и системы ред. М.Сколник. Пер. с англ. М. Советское радио 1979 г. 528 с.ил.