способ адаптивного измерения угловых координат
Классы МПК: | G01S13/66 радиолокационные следящие системы; аналогичные системы G01S7/36 с защитой от активных преднамеренных радиопомех G01S7/40 средства для контроля параметров устройств и для калибровки |
Автор(ы): | Голик А.М., Заговенков Д.Н., Клейменов Ю.А., Кондрашин В.А., Овчинников И.В. |
Патентообладатель(и): | 32 Государственный научно-исследовательский испытательный институт Министерства обороны Российской Федерации |
Приоритеты: |
подача заявки:
1999-12-16 публикация патента:
27.08.2001 |
Изобретение относится к радиолокационным измерения и может быть использовано в радиолокации для определения угловых координат объектов наблюдения в условиях воздействия на антенну - фразированную антенную решетку - дестабилизирующих факторов. Достигаемым техническим результатом при использовании изобретения является расширение области применения за счет того, что определяемая при юстировке антенны скорректированная пеленгационная характеристика измерителя угловых координат в виде таблицы хранится в запоминающем устройстве, с учетом данных системы встроенного контроля о техническом состоянии элементов ФАР, рассчитывается пеленгационная характеристика для каждого углового положения луча антенны, заносится в запоминающее устройство в виде таблицы, обновляемой при изменении технического состояния элементов ФАР, используется при очередном зондировании данного углового направления, если техническое состояние элементов ФАР не изменилось, для каждого углового положения луча антенны по пеленгационной характеристике определяется диапазон однозначного отсчета угловых координат, который хранится в запоминающем устройстве и учитывается при определении очередного зондирования. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
1. Способ адаптивного измерения угловых координат объекта наблюдения при зондировании данного углового направления, при котором угловые координаты объекта наблюдении определят по пеленгационной характеристике измерителя угловых координат, хранящейся в запоминающем устройстве в виде таблицы, отличающийся тем, что с учетом данных от системы встроенного контроля о техническом состоянии элементов фазированной антенной решетки (ФАР) измерителя угловых координат, пеленгационную характеристику измерителя угловых координат рассчитывают для каждого углового положения луча ФАР, заносят в запоминающее устройство в виде таблицы, обновляемой при изменении технического состояния элементов ФАР, и используют при очередном зондировании данного углового направления, если техническое состояние элементов ФАР не изменилось. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждого углового положения луча ФАР по пеленгационной характеристике измерителя угловых координат определяют диапазон однозначного отсчета угловых координат, который хранят в запоминающем устройстве и учитывают при определении направления очередного зондирования.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники, конкретно к радиолокационным измерениям, и может использоваться в радиолокации для определения угловых координат объектов наблюдения в условиях воздействия на антенну в виде фазированной антенной решетки (ФАР) дестабилизирующих факторов, приводящих к выходу элементов ФАР из строя и влияющих на форму пеленгационной характеристики. Известен способ измерения угловых координат, заключающийся в получении информации об угловом положении объекта наблюдения по одному импульсу или по одной пачке импульсов с одного углового направления (Леонов А.И., Фомичев К. И. Моноимпульсная радиолокация. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1984. - 312 с.). Недостатком данного способа является то, что он не учитывает изменение пеленгационной характеристики в условиях воздействия дестабилизирующих факторов, к которым можно отнести технические отказы и механические повреждения элементов ФАР, а также мешающие излучения. Известен способ адаптивного измерения угловых координат, заключающийся в настройке каналов ФАР к активным помехам согласно заданному критерию, проведении компенсации воздействия активных помех в отсутствии полезного сигнала, оценивании весовых коэффициентов, максимизирующих отношение правдоподобия в канале обнаружения и коррекции вычисления угловой координаты по откорректированной пеленгационной характеристике (Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками / Журавлев А.К., Хлебников В.А., Родимов А.П. и др. - Л.: Издательство ленинградского университета, 1991, с. 99-100). Недостатком данного способа является то, что в данном способе не учитывается выход из строя элементов ФАР, который, наряду с уменьшением крутизны пеленгационной характеристики, вызывает сужение диапазона однозначного отсчета измерителя угловых координат и может привести к потере объекта наблюдения при его сопровождении. Способ требует большого времени на оценку весовых коэффициентов, что неприемлемо при обслуживании высокоскоростных объектов наблюдения. Наиболее близким по сущности и достигаемому результату является способ адаптивного измерения угловых координат, заключающийся в том, что при выходе из строя элементов ФАР проводится юстировка антенны и определяемая при этом скорректированная пеленгационная характеристика измерителя в виде таблицы хранится в запоминающем устройстве (Адаптивные радиотехнические системы с антенными решетками / Журавлев А.К., Хлебников В.А., Родимов А.П. и др. - Л. : Издательство ленинградского университета, 1991, с. 89). Недостатком известного способа является то, что юстировка антенны является самостоятельным режимом и требует выведения станции из штатного режима функционирования для ее проведения. Низкая оперативность делает этот способ неадекватно реагирующим на воздействия дестабилизирующих факторов. Целью предлагаемого изобретения является расширение области применения. Поставленная цель достигается тем, что определяемая при юстировке антенны скорректированная пеленгационная характеристика измерителя в виде таблицы хранится в запоминающем устройстве, кроме того, с учетом данных системы встроенного контроля о техническом состоянии элементов ФАР рассчитывается пеленгационная характеристика для каждого углового положения луча антенны, заносится в запоминающее устройство в виде таблицы, обновляемой при изменении технического состояния элементов ФАР, и используется при очередном зондировании данного углового направления, если техническое состояние элементов ФАР не изменилось. Для каждого углового положения луча антенны по пеленгационной характеристике измерителя определяется диапазон однозначного отсчета угловых координат, который хранится в запоминающем устройстве и учитывается при определении направления очередного зондирования. Таким образом, предлагаемый способ характеризуется следующими отличительными признаками по сравнению с прототипом: с учетом данных системы встроенного контроля рассчитывается пеленгационная характеристика для каждого углового положения луча антенны, заносится в запоминающее устройство в виде таблицы, обновляемой при изменении технического состояния элементов ФАР, и используется при очередном зондировании данного углового направления, если техническое состояние элементов фазированной антенной решетки не изменилось, а также для каждого углового положения луча антенны по пеленгационной характеристике измерителя определяется диапазон однозначного отсчета угловых координат, который хранится в запоминающем устройстве и учитывается при определении направления очередного зондирования. Выполнение указанных операций позволяет осуществить измерение угловых координат высокоскоростных объектов наблюдения и расширить тем самым область применения способа-прототипа. На фиг. 1 представлена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - пеленгационная характеристика измерителя угловых координат. Вышедшие из строя элементы антенной решетки распределены по ее полотну случайным образом. В результате этого нарушается амплитудно-фазовое распределение токов возбуждения излучающих элементов ФАР, появляются искажения диаграммы направленности и пеленгационной характеристики, влекущие за собой погрешности измерения угловых координат объекта наблюдения. Измерение угловых координат объекта наблюдения по предлагаемому способу осуществляется следующим образом. На основе данных от системы встроенного контроля о техническом состоянии элементов ФАР в заданном направлении![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/177.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
U(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
где Fс и Fр определяются как Fc= F1(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
Одновременно определяется диапазон однозначного отсчета измерителя угловых координат D(kн) = |
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172964/2172964-2t.gif)
где M, N - количество строк и столбцов ФАР соответственно;
m, n - номер строки и столбца антенной решетки соответственно (m = 1,М; n = 1,N);
A (m, n) - амплитуда тока возбуждения mn-го излучателя антенной решетки;
Ф (m, n) - фаза тока возбуждения mn-го излучателя антенной решетки (для выбранного направления излучения);
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
Qxi, yi, - Qxi и Qyi - угловые координаты точки диаграммы направленности, в которой рассчитывается нормированное значение уровня сигнала, излучаемого антенной решеткой. Значения Qxi и Qyi рассчитываются как
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172964/2172964-3t.gif)
где
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172964/2172964-4t.gif)
где
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172010/948.gif)
F"max - максимальная крутизна диаграммы направленности в области ее значений, в которых существенно выполнение заданного требования на величину
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172010/948.gif)
F - значение диаграммы направленности в точке, в которой крутизна ее равна F"max. Подставляемое в выражение (3) при расчетах F1,2(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/177.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
Ф (m,n) = Фупр(m,n) + Фнач(m,n) + Фp(S)(m,n) + Фпогр(S)(m,n), (6)
где Фупр(m,n) - фазовое состояние исправного фазовращателя ФАР, в которое он устанавливается в соответствии с заданным направлением излучения
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/177.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
Фупр(m,n) =
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/934.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/934.gif)
где Фнач(m,n) - начальное фазовое распределение, которое может быть нелинейной или случайной функцией координат излучателей;
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/934.gif)
Ent {а} - определение целой части числа а;
Фтр(m, n) - требуемая фаза тока возбуждения m,n - излучателя ФАР для заданного положения луча, определяемая в соответствии с выражением:
Фтр(m,n) = k(ndxcos
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
где dx и dy - расстояния между излучателями ФАР по оси X и Y соответственно;
k = 2
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/960.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172019/955.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172019/955.gif)
{.} = S(m,n) - номер дискретного состояния mn-го фазовращателя
(Sij = 0, 1, 2, ... ... 2P-1). Фр(S)(m,n) и Фпогр(S)(m,n) - разброс характеристик mn-го фазовращателя и погрешность установки его состояния, обусловленная отказами переключающих элементов, определяемые путем контроля характеристик ФАР. По полученным значениям F1(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
U(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
где Up(
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172964/2172964-5t.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172964/2172964-6t.gif)
где
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172010/949.gif)
B= 5Q/T, (11)
где T - минимальное время пребывания луча в заданном направлении. Коэффициент 5 в числителе (11) определяет требуемое количество расчетов, проводимых на основании (10) в соответствии с (9):
расчет двух диаграмм направленности, разнесенных на углы
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/177.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
расчет суммарной и разностной диаграмм направленности;
расчет пеленгационной характеристики. Для ФАР, состоящей из 100 строк (М=100) и 50 столбцов (N=50), с шириной луча
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172005/945.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172010/949.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172137/176.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172002/916.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172009/920.gif)
![способ адаптивного измерения угловых координат, патент № 2172964](/images/patents/299/2172003/8226.gif)
Класс G01S13/66 радиолокационные следящие системы; аналогичные системы
Класс G01S7/36 с защитой от активных преднамеренных радиопомех
Класс G01S7/40 средства для контроля параметров устройств и для калибровки