СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ЦЕЛИ ПО ДАЛЬНОСТИ И УСТРОЙСТВА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ
METHOD OF MEASURING CHANGE IN TARGET VELOCITY ON RANGE AND APPARATUS THEREFOR

Изобретения относятся к радиолокационной технике и могут быть использованы при создании измерителей скорости движения цели.
Известна РЛС измерения начальной скорости снаряда (РЛС) [патент 2367975, RU, G01S 13/58], содержащая приемно-передающую антенну, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика, а выход, через фильтр разностных частот, обнаружитель сигналов узкополосного спектра частот, измеритель интервала времени и вычислитель начальной скорости снаряда - к выходной шине.
Данную РЛС можно использовать при создании измерителя изменения скорости движения цели по дальности, если на ее низкочастотный (НЧ) смеситель подавать два опорных сигнала и измерить и вычислить:
1
1
1
1
скорость цели V =4До/t , при пролете целью интервала расстояния
от (До/Vo)(Vi+NVo) до (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo];
1
1
2
2
скорость цели V =4До/t , при пролете целью интервала расстояния
от (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo] до (До/Vo)[Vi+(N+8)Vo],
изменение скорости цели на интервале расстояния 8До
1
1
1
1
1
2
1
2
V -V =4До/(t -t ), где
Vo и До - соответственно минимально возможная величина скорости цели и базовое расстояние, выбираемое из условия До/Vo=fн/Fмfд,
fн, fд, Fм - соответственно средняя частота, девиация частоты и частота модуляции НЛЧМ сигнала,
Vi - скорость цели; N - положительное число.
Целью изобретения является сокращение времени определения изменения скорости движения цели по дальности.
Поставленная цель достигается за счет определения изменения скорости движения цели по дальности на интервале расстояния в 4До, а не в 8До - как раньше.
Измерение изменения скорости движения цели по дальности осуществляют посредством формирования интервала времени между моментами возникновения и обнаружения на радиолокационной станции (РЛС) измерения изменения скорости движения цели по дальности сигналов частотой
3Fдо и Fдо=2Vоfн/С,
где fн - средняя частота излучаемого РЛС непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему закону (НЛЧМ сигнал), выбираемая из условия
До/Vo=fн/Fмfд;
где fд - девиация частоты НЛЧМ сигнала;
Fм - частота модуляции НЛЧМ сигнала;
Vo - минимально возможная величина радиальной скорости цели;
До - выбираемое базовое расстояние;
С - скорость света,
причем на РЛС формируют три интервала времени:
1
1
- t - в течение которого цель пролетает интервал расстояния S
от (До/Vo)(Vi+NVo)-δ×(Д/Vo)(Vi+NVo) до (До/Vo)(Vi+NVo)+δ×(До/Vo)(Vi+NVo),
где N - положительное число;
1
3
δ - коэффициент, определяющий длину известных интервалов S=S расстояния;
Vi - скорость цели;
2
2
- t - в течение которого цель пролетает интервал расстояния S от
(До/Vo)(Vi+NVo)-δ×(Д/Vo)(Vi+NVo)
до (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo]+δ×(До/Vo)[Vi+(N+4)Vo];
3
3
- t - в течение которого цель пролетает интервал расстояния S от
(До/Vo)[Vi+(N+4)Vo]-δ×(Д/Vo)[Vi+(N+4)Vo]
до (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo]+δ×(До/Vo)[Vi+(N+4)Vo]
и вычисляют выражение
1
3
2
1
3
V-V=(4Дo/t)×[(1-t/t)],
1
3
1
3
где V и V - скорости пролета целью соответственно интервалов расстояния S=S, определяющее величину изменения скорости движения цели по дальности.
Устройство измерения изменения скорости движения цели по дальности (фиг.1) содержит: приемно-передающую антенну 2, вход которой, работающий на передачу, подключен к высокомощному выходу передатчика 1 непрерывного сигнала с частотной модуляцией по одностороннему пилообразному линейно спадающему или возрастающему законам (НЛЧМ сигнал), а выход, работающий на прием, подключен к первому входу смесителя 3, второй вход которого подключен к маломощному выходу передатчика НЛЧМ сигнала, а выход, через фильтр 4 разностных частот, к входу обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот, выход которого подключен к входу регистра 7 сдвига и входам первого и третьего элементов И 9 и 11, первый выход регистра 7 сдвига подключен к входу второго элемента И 10 и третьему входу третьего элемента И 11, второй выход регистра 7 сдвига подключен к третьему входу первого элемента И 9 и через элемент 8 задержки к входам сброса регистра 7 сдвига и первого, второго и третьего счетчиков 12, 13, 14 импульсов, выход генератора 6 счетных импульсов подключен к вторым входам первого, второго и третьего элементов И 9, 10, 11, выходы первого, второго и третьего элементов И 9, 10, 11 подключены к входам счета соответственно первого, второго и третьего счетчиков 12, 13, 14 импульсов, выходы первого счетчика 12 импульсов подключены к входам первой схемы 15 умножения, выходы второго счетчика 13 импульсов подключены к входам второй схемы 16 умножения и второй схемы 18 деления, выходы третьего счетчика 14 импульсов подключены к вторым входам второй схемы 16 умножения, выходы которой подключены к вторым входам первой схемы 17 деления, первые входы которой подключены к выходам первой схемы 15 умножения, а выходы через схему 19 вычитания к выходным шинам 21, вторые входы первой схемы 15 умножения и второй схемы 18 деления подключены к шине постоянного цифрового числа 20, а выходы второй схемы 18 деления подключены к вторым входам схемы 19 вычитания.
Рассмотрим, в том числе на примерах, работу устройства измерения изменения скорости движения цели по дальности (фиг.1).
2000
Пусть РЛС в пространство излучает и принимает отраженные от неподвижных объектов и перемещающейся цели со скоростью, например, V=2000 м/с НЛЧМ сигнал с, например, параметрами:
fн=100 ГГц, Fм=50 КГц и fд=50 МГц - соответственно средняя частота, частота модуляции и девиация частоты НЛЧМ сигнала, выбранными при базовом расстоянии Do=6 м и минимально возможной скорости цели Vo=150 м/с,
а также при опорном сигнале частотой 21Fдо=21(2Vofн)/C=2100 КГц, поступающем на низкочастотный (НЧ) смеситель РЛС.
В результате смешивания в смесителе 3 отраженного и излученного сигналов на его выходе будут формироваться разностные сигналы частотой:
193,97
193,97
2000
193,97
1
1
Fp=[(2Д)Fмfд/С]-(2Vfн/С)=1899,5 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д=193,97 м от антенны РЛС, в момент пролета целью точки пространства, соответствующей дальности, вычисляемой по формуле (До/Vo)(Vi+NVo)-S/2, где N=19 и, например, S=6 см;
194,03
194,03
2000
194,03
1
Fp=[(2Д)Fмfд/С]-(2Vfд/С)=1900,5 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д=194,03 м от антенны РЛС, в момент пролета целью точки пространства, соответствующей дальности, вычисляемой по формуле (До/Vo)(Vi+NVo)+S/2;
217,97
217,97
2000
217,97
2
2
Fp=[(2Д)Fмfд/С]-(2Vfн/С)=2299,5 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д=217,97 м от антенны РЛС, в момент пролета целью точки пространства, соответствующей дальности, вычисляемой по формуле (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo)]-S/2 и, например, S=6 см;
218,03
218,03
2000
218,03
1
Fp=[(2Д)Fмfд/С]-(2Vfн/С)=2300,5 КГц - разностный сигнал от цели, находящейся на удалении в Д=218,03 м от антенны РЛС, в момент пролета целью точки пространства, соответствующей дальности, вычисляемой по формуле (До/Vo)[Vi+(N+4)Vo)]+S/2.
1
2
Очевидно, что если 4До намного больше S и S, то цель интервал расстояния
218,03
193,97
Д-Д=(218,03-193,97)м=24,06 м=4До
2
2
193,97
218,03
пролетит со средней скоростью Vcp=4До/t, где t интервал времени между моментами возникновения и обнаружения на РЛС сигналов с частотами Fp и Рр и между моментами смены потенциалов на первом и втором выходах регистра 7 сдвига.
Пусть скорость цели по дальности изменяется, например убывает линейно.
1
1
2
1
1
2
1
Тогда цель интервал S пространства, находящийся на расстоянии от антенны РЛС {(До/Vo)[Vi+(N+4)Vo)]+(До/Vo)(Vi+NVo)}/2=(До/Vo)[Vi+(N+2)Vo)]=206 м, пролетит со скоростью Vcp=V=4Доt. При этом на выходе обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот будет сформирован импульс длительностью t=L/V=Lt/4До (при, например, L=60 см - длине цели, значительно большей интервала S=6 см).
3
2
1
3,
Очевидно, что через 2До=12 м цель длиной L и скоростью V пролетит интервал S=S пространства за время длительности импульса t сформированного на выходе обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот. При этом скорость цели будет равна
3
3
1
2
3
V=L/t=4До×t/t×t.
Тогда разность скоростей движения цели между точками пространства, отстоящими от антенны РЛС на 206 м и 230 м, можно будет вычислить по формуле
1
3
2
1
3
V-V=(4До/t)[(1-t/t)].
1
1
1
За время длительности импульса, соответствующего по длительности интервалу времени t, на выходе счетчика 14 импульсов будет сформировано цифровое число, соответствующее величине t, так как на вход счетчика 14 импульсов, через элемент И11, в течение времени t, будут поступать счетные импульсы с генератора 6 счетных импульсов.
2
3
2
За время, соответствующее по длительности интервалу времени t, на выходе счетчика 13 импульсов будет сформировано цифровое число, соответствующее величине t, так как на вход счетчика 13 импульсов, через элемент И10, в течение времени t, будут поступать счетные импульсы с генератора 6 счетных импульсов.
3
3
3
За время длительности импульса, соответствующего по длительности интервалу времени t, на выходе счетчика 12 импульсов будет сформировано цифровое число, соответствующее величине t, так как на вход счетчика 12 импульсов, через элемент И9, в течение времени t, будут поступать счетные импульсы с генератора 6 счетных импульсов.
Схема, образованная двумя схемами 15 и 16 умножения, двумя схемами 17 и 18 деления и схемой 19 вычитания, представляет собой вычислитель выражения:
1
3
2
1
3
V-V=(4До/t)×[(1-t/t)]
при подаче на нее цифровых чисел с выходов счетчиков импульсов, а на вторые входы схемы 15 умножения и схемы 18 деления с шин 20 - постоянного цифрового числа, соответствующего интервалу расстояния 4До.
2
1
3
Так, например, при вышепринятых параметрах НЛЧМ сигнала и значениях других величин, допустим, получим, через интервал времени t=0,012 с на выходе обнаружителя 5 сигнала узкополосного спектра частот импульсы длительностью t=0,0003 с и t=0,000300225 с. Тогда изменение скорости цели по дальности определится величиной:
1
3
2
1
3
V-V=(4До/t)×[(1-t/t)]=(4×6 м/0,012 с)×[(1-0,0003с/0,000300225 с)]=1,5 м/с, что возможно только при принятых выше
1
2
1
2
L=4До×t/t=60 см и V=Vcp=4До/t=2000 м/с.
Следует отметить, что установку счетчиков 12, 13 и 14 импульсов и регистра 7 сдвига в исходное состояние осуществляют задержанным элементом 8 задержки потенциалом, снимаемым с второго выхода регистра 7 сдвига.