способ и устройство измерения азимута радиолокационных целей

Формула изобретения

1. Способ измерения азимута радиолокационных целей, состоящий в том, что измеряют азимут антенны радиолокационной станции кругового обзора относительно направления на "Север", считывают азимут импульса запуска, соответствующего излучаемому зондирующему импульсу, считывают сигналом "центр пакета" обнаруженной радиолокационной цели азимут импульса запуска в качестве азимута радиолокационной цели, отличающийся тем, что между упомянутым считыванием азимута импульса запуска и считыванием азимута радиолокационной цели уточняют азимут импульса запуска путем определения ближайшего к импульсу запуска "масштабного азимутального импульса" и задерживают уточненное значение азимута импульса запуска на n периодов зондирования при расчетном числе импульсов в радиолокационном пакете, равном 2n+1.

2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее счетчик, счетный вход которого соединен с шиной сигнала "масштабный азимутальный импульс", вход обнуления которого соединен с шиной сигнала "Север", регистр, информационные входы которого соединены с выходами счетчика, а вход записи соединен с шиной импульса запуска, схемы "И" на два входа, первые входы которых соединены с шиной сигнала "центр пакета обнаруженной цели", а выходы являются выходами устройства, отличающееся тем, что в него введены блок уточнения азимута импульса запуска, информационные входы которого соединены с выходами регистра, два управляющих входа соединены соответственно с шиной "масштабного азимутального импульса" и шиной импульса запуска, вход логической «единицы» блока уточнения азимута импульса запуска соединен с шиной логической «единицы», а вход нулевого слагаемого соединен с шиной нулевого слагаемого, и регистры сдвига на n разрядов, входы которых соединены с выходами блока уточнения азимута импульса запуска, входы сдвига соединены с шиной сигнала импульса запуска, а выходы соединены со вторыми входами схем "И" на два входа.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что блок уточнения азимута импульса запуска содержит генератор импульсов, частота которых выше частоты "масштабных азимутальных импульсов", двоичный счетчик, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, первый D-триггер, вход D которого соединен с шиной логической "единицы"-"1", а счетный вход - с шиной "масштабного азимутального импульса", второй D-триггер, вход D которого соединен с выходом первого D-триггера, а счетный вход - с выходом генератора импульсов, третий D-триггер, вход D которого соединен с выходом второго D-триггера и входом обнуления двоичного счетчика, а выход - с входом обнуления первого D-триггера, инвертор, вход которого соединен с выходом генератора импульсов, а выход - со счетным входом третьего D-триггера, первый регистр, информационные входы которого соединены с выходами двоичного счетчика, а вход записи информации соединен с шиной импульса запуска, второй регистр, информационные входы которого соединены с выходами двоичного счетчика, а вход записи информации соединен с шиной "масштабного азимутального импульса", блок деления двоичного числа на два, входы которого соединены с выходами второго регистра, компаратор, входы "а" которого соединены с выходами первого регистра, а входы "b" соединены с выходами блока деления двоичного числа на два, сумматор, вход слагаемого "а" которого соединен с шиной нулевого слагаемого, вход слагаемого "b" которого соединен с шиной азимута импульса запуска и является информационным входом блока уточнения азимута импульса запуска, вход заема соединен с выходом компаратора, а выход является выходом блока уточнения азимута импульса запуска.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к радиолокации, в частности к области автоматического измерения азимута радиолокационных целей с помощью обзорной радиолокационной станции (РЛС), и может быть использовано в аппаратуре первичной обработки радиолокационной (р/л) информации, являющейся оконечной частью РЛС.

Изобретение направлено на уменьшение погрешности в определении азимута обнаруженной радиолокационной цели.

Погрешность в определении азимута складывается из двух составляющих:

- ошибки в определении центральной позиции пакета или центра пакета (иногда используют выражение - определение центрального импульса пакета, но, строго говоря, на центральной позиции пакета, как и на любой другой, импульс пакета может отсутствовать);

- ошибки в считывании азимута, соответствующего центральной позиции пакета.

Предлагаемое изобретение направлено на уменьшение ошибки считывания азимута, соответствующего центральной позиции пакета.

Известен способ и устройство его реализующее, описанные в [1].

Суть этого способа сводится к нахождению центрального импульса пакета, формированию сигнала, соответствующего центру пакета обнаруженной цели, и считыванию этим сигналом азимута антенны в качестве азимута обнаруженной цели.

Недостатком способа [1] является погрешность в считывании азимута р/л цели, соответствующего центральному импульсу пакета. Большая погрешность возникает из-за того, что считывание азимута ведется непосредственно со счетчика азимута антенны.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ и устройство его реализующее, изложенные в [2].

На фиг.1 представлена блок-схема способа-прототипа.

Способ состоит в том, что задерживают сигнал "Север" на половину расчетной угловой ширины радиолокационного пакета, измеряют азимут антенны радиолокационной станции кругового обзора относительно направления задержанного сигнала "Север", считывают азимут импульса запуска, соответствующего излучаемому зондирующему импульсу, находят центр пакета обнаруженной цели, которым считывают азимут зондирующего импульса в качестве азимута радиолокационной цели.

На фиг.2 представлен вариант устройства, реализующего известный способ.

Устройство содержит счетчик азимута 1, счетный вход которого соединен с шиной сигнала "масштабный азимутальный импульс" (МАИ), вход обнуления которого соединен с шиной сигнала "Север" через блок задержки импульса "Север" 2, регистр 3, входы которого соединены с выходами счетчика 1, а вход записи в регистр соединен с шиной импульса запуска - ИЗ (сигнал, соответствующий излучаемому зондирующему импульсу), блок-схемы И 5, первые входы которых соединены с выходом блока нахождения центра пакета обнаруженной р/л цели 4, вторые входы соединены с выходами регистра 3, а выходы являются выходами устройства, несущими искомый результат - азимут обнаруженной радиолокационной цели.

Устройство работает следующим образом.

Каждый приходящий импульс "Север", пройдя блок задержки 2, обнуляет состояние счетчика азимута 1. На счетный вход счетчика азимута 1 поступают импульсы МАИ, которые счетчик азимута 1 подсчитывает в интервале от одного до другого "Севера" задержанного. Импульс запуска приходит на вход записи регистра 3 и записывает код азимута антенны, находящийся в счетчике азимута 1, в регистр 3. Таким образом, в течение данного зондирования в регистре 3 сохраняется значение углового положения зондирующего импульса. С приходом в течение данного зондирования каждого сигнала "Центр пакета обнаруженной цели" на выходах блока схем И 5 в качестве азимута р/л цели появится азимут импульса запуска (зондирующего импульса), ранее записанного в регистр 3.

Недостаток прототипа состоит в недостаточной точности измерения азимута р/л цели, обусловленной погрешностями считывания азимута, которые складываются из двух составляющих

1. Погрешность, возникающая при компенсации систематической ошибки считывания азимута;

2. Погрешность, возникающая из-за ограниченной инструментальной точности отсчета углового положения антенны РЛС.

Суть первой погрешности состоит в следующем.

Решение о нахождении центра пакета может быть выработано только после того, как будет принят весь р/л пакет. Это означает, что это решение будет запаздывать относительно центральной позиции пакета (центра пакета) на систематическую задержку (ошибку), равную половине расчетной угловой ширины р/л пакета, плюс случайная знакопеременная ошибка определения центра пакета. Систематическая ошибка будет существовать независимо от способа и конкретной реализации нахождения центра р/л пакета.

Общеизвестно, что зондирующие импульсы обзорной РЛС, которыми облучаются р/л цели, и масштабные азимутальные импульсы (МАИ), определяющие угол поворота антенны относительно направления на СЕВЕР, являются несинхронными и имеют разные периоды повторения. В прототипе компенсация систематической ошибки производится за счет задержки импульса "Север" на определенное число импульсов МАИ, общий временной интервал которых примерно соответствует половине расчетной угловой (азимутальной) ширины р/л пакета. Такой способ компенсации приводит к определенным ошибкам, которые проиллюстрированы на фиг.3.

На фиг.3 представлены временные диаграммы, поясняющие, как производится считывание азимута р/л цели при компенсации систематической ошибки путем задержки импульса "Север" и вскрывающие недостатки, присущие такому считыванию.

На фиг.4 представлены временные диаграммы, показывающие ошибку считывания азимута импульса запуска как функцию величины временного интервала между первым МАИ данной пары МАИ и возможным приходом ИЗ (Т_МАИ-ИЗ). Максимальная ошибка определяется инструментальной точностью отсчета азимута, равной угловому расстоянию между МАИ.

Пусть расчетное число импульсов в пакете равно 2n+1, где n - любое целое число больше нуля.

Тогда систематическая задержка решения о нахождении центра пакета равна n*Т _из, т.е. равна n периодам зондирования.

Обозначим число периодов повторения МАИ, на которые необходимо задержать импульс "Север", чтобы скомпенсировать систематическую задержку, как М.

М выбирается из условия: М*Т _маи n*Т_из, где

Т _маи - период повторения МАИ (временной интервал между МАИ),

Т_из - период повторения зондирующих импульсов и соответствующих им импульсов запуска (временной интервал между ИЗ).

Для удобства конкретизируем величины Т _маи и Т_из, хотя их численные величины принципиального значения не имеют.

Стандартное количество МАИ за один оборот антенны составляет 4096=2¹² .

Типичный период вращения антенны (период обзора) трассовых РЛС - Т_обз=10 с.

Следовательно, Т _маи=Т_обз/4096 2,44 мс (миллисекунд)

Пусть период повторения импульсов запуска Т_из=3 мс.

Пусть пакет состоит из 2n+1=15 импульсов, т.е. n=7.

Тогда М=n*Т _из/Т_маи=7*3/2,44=8,61.

Т.к. М является нецелым числом, то задержка импульса "Север" производится на m периодов повторения МАИ, где m=[М], т.е. равно ближайшему целому к М. В данном случае m=9.

Таким образом, задержка импульса "Север" производится на 9 периодов повторения МАИ и составляет 9*Т_маи=9*2,44 мс =22 мс.

Интервал времени, на который последний импульс пакета отстает от центрального импульса, составляет n*T _из=7*3 мс =21 мс. На такой же интервал времени относительно центральной позиции пакета отстоит импульс "Центр пакета обнаруженной р/л цели".

Т.о., видим, что компенсация систематической задержки сигнала "Центр пакета обнаруженной цели" с помощью задержки сигнала "Север" как нулевой точки отсчета не совсем точна.

Таблица дает более общее представление о временных соотношениях между вышеперечисленными величинами при пакетах различной ширины для приведенных выше значениях Т_обз=10 с, Т_из =3 мс, Т_маи=2,44 мс.

Таблица
(Тобз=10 с, Тиз=3 мс, Тмаи=2,44 мс)
1	n	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
2	М=n*Тиз/Тмаи	1,23	2,46	3,69	4,92	6,15	7,38	8,61	9,84	11,1	12,3	13,5	14,7	16,0
3	[М]	1	2	4	5	6	7	9	10	11	12	14	15	16
4	n*Тиз (мс)	3	6	9	12	15	18	21	24	27	30	33	36	39
5	[М]*Тмаи (мс)	2,44	4,88	9,76	12,2	14,6	17,1	22	24,4	26,8	29,3	34,2	36,6	39
6	[М]*Тмаи *Тиз	+	+			+	+			+	+			+
7	[М]*Тмаи>n*Тиз			+	+			+	+			+	+
В первой строке таблицы приведены значения n для пакета с числом импульсов, равным 2n+1. В строках со второй по пятую приведены значения вышеперечисленных величин, подсчитанные для данного значения n. Из четвертой и пятой строк видно, что значения n*Тиз и [М]*Тмаи не совпадают. В шестой строке - знаком "+" отмечены те значения задержки "Севера" [М]*Тмаи, которые меньше или равны ( ) n*Тиз В седьмой строке - знаком "+" отмечены те значения задержки "Севера" [М]*Тмаи, которые больше (>) n*Тиз.

На фиг.3 приведены

а - импульс "Север";

б - МАИ;

в - импульс "Север задержанный";

г - импульсы запуска - ИЗ ₁ (один вариант расположения ИЗ относительно МАИ);

д - импульсы запуска - ИЗ₂ (второй вариант расположения ИЗ относительно МАИ);

е - часть импульсов р/л пакета. Для экономии места показаны центральный импульс пакета и все 7 импульсов после него, т.е. справа от центрального. Из импульсов, предшествующих центральному, т.е. слева от него, показан только ближайший импульс;

ж - импульс "Центр пакета обнаруженной р/л цели", для краткости обозначен как "Центр пакета".

На диаграмме (е) центральный импульс пакета обозначен цифрой "0". Все импульсы, следующие за центральным, обозначены последовательно "1", "2", ... "7". Импульс, предшествующий центральному импульсу, обозначен как "-1". Таким же образом обозначены и соответствующие импульсы запуска.

Из рассмотрения диаграмм видно следующее.

На диаграмме (б) представлены импульсы МАИ, между которыми указаны значения азимута антенны относительно импульса "Север". Из диаграммы (б) видно, что после импульса МАИ, совпадающего с импульсом "Север", угловое положение антенны считается равным 0° вплоть до прихода следующего МАИ. С приходом каждого следующего МАИ значение азимута антенны увеличивается на °. После прихода 4095 МАИ угловое положение антенны считается равным 4095 ° вплоть до прихода 4096 МАИ (или нулевого МАИ), совпадающего с импульсом "Север".

На диаграмме (в) представлен импульс "Север задержанный", задержка которого относительно импульса "Север" равна m=9 периодам МАИ, примерно соответствующим 7 периодам импульса запуска (см. таблицу).

На диаграмме (в) показано, что от импульса "Север задержанный" идет новый отсчет азимута, начиная с 0° и затем °, 2 ° и т.д.

На диаграммах (г) и (д) представлены последовательности импульсов запуска ИЗ₁ и ИЗ₂ с одним и тем же, естественно, периодом повторения. Различие между этими последовательностями в том, что импульсы запуска в них по-разному расположены внутри интервалов МАИ.

Предположим, что источником р/л пакета, который представлен на диаграмме (е), являются импульсы ИЗ₁ .

Центральный импульс пакета обозначен цифрой "0". Этот импульс пакета появился благодаря тому импульсу запуска, который условно обозначен "0", на диаграмме проведена стрелка к центральному импульсу пакета.

Видно, что азимут этого импульса запуска равен 0°, что иллюстрируется стрелкой от этого ИЗ к значению азимута антенны. Следовательно, азимут р/л цели равен 0°.

Согласно прототипу в качестве азимута р/л цели принимается азимут импульса запуска того зондирования, в котором появился импульс "Центр р/л пакета обнаруженной цели". При этом отсчет азимута импульса запуска ведется от импульса "Север задержанный".

Из диаграммы (ж) видно, что импульс "Центр р/л пакета" в качестве азимута р/л цели снимет значение азимута запуска "7" относительно импульса "Север задержанный". Это иллюстрируется стрелкой, идущей от импульса "Центр р/л пакета" к импульсу запуска. Видно, что значение, которое будет считано импульсом запуска, равно 4095, т.е. меньше на величину ° по отношению к истинному, равному 0°.

Т.о., при таком расположении импульсов запуска относительно МАИ считанное значение не соответствует истинному.

Предположим, что источником р/л пакета, который представлен на диаграмме (е), являются импульсы ИЗ₂.

Центральный импульс пакета, обозначенный цифрой "0", появился благодаря импульсу ИЗ, условно обозначенному "0", из последовательности ИЗ₂, от которого на диаграмме проведена стрелка.

Видно, что азимут этого импульса ИЗ равен 0°, что иллюстрируется стрелкой от этого импульса ИЗ к значению азимута антенны на диаграмме (б). Следовательно, азимут р/л цели равен 0°.

Из диаграммы (ж) видно, что импульс "Центр р/л пакета" в качестве значения азимута р/л цели снимет значение азимута импульса запуска "7" из последовательности ИЗ₂ относительно импульса "Север задержанный".

Это значение равно 0°, что иллюстрируется стрелкой, идущей от соответствующего импульса запуска к значению азимута антенны.

Т.о., при таком расположении импульсов запуска (последовательность ИЗ₂) относительно МАИ считанное значение соответствует истинному.

Таким образом, анализ таблицы и диаграмм на фиг.3 показывает, что при известном способе измерения азимута р/л цели используемая операция компенсации систематической ошибки может привести к ошибке при считывании азимута.

Такова суть первой составляющей погрешности считывания азимута р/л цели.

Суть второй составляющей погрешности считывания азимута заключается в следующем.

ИЗ, пришедший в начале интервала между двумя МАИ, и ИЗ, пришедший в конце того же интервала, снимут одно и то же значение азимута антенны.

Однако если импульс запуска приходит в начале периода между МАИ, то считанное им значение углового положения достаточно точно.

Если импульс запуска приходит в конце периода между МАИ, то считанное им значение азимута оказывается меньше реального примерно на угловой интервал между МАИ, т.е. на _МАИ.

Для приведенного значения количества МАИ за период обзора, равного 4096, угловой интервал между МАИ равен _МАИ °=360°/4096 0,726° 5,27^/ (5,27 угловой минуты).

Таким образом, цена младшего (1-го) разряда счетчика азимута составляет °.

Сказанное иллюстрируется фиг.4.

На фиг.4 приведены

а - два последовательных импульса МАИ, один из которых соответствует угловому положению антенны, равному °, другой - °+ °;

б - 1-ый разряд счетчика азимута антенны (показано, что с приходом каждого МАИ значение 1-го разряда может из состояния "0" переходить в состояние "1" и наоборот);

в - ИЗ₁, находящийся в начале интервала между МАИ;

г - ИЗ₂ , находящийся в конце интервала между МАИ;

д - Ошибка измерения азимута импульса запуска как функция временного интервала от МАИ до ИЗ, обозначенная как Т_МАИ-ИЗ;

е - Значение азимута ИЗ₁;

ж - Значение азимута ИЗ₂.

На диаграмме (д) фиг.4 показана ошибка считывания азимута импульса запуска как функция величины временного интервала между первым МАИ данной пары и возможным приходом ИЗ (Т_МАИ-ИЗ). Величина временного интервала Т_МАИ-ИЗ находится в диапазоне от 0 до Т_МАИ.

Из графика видно, что ошибка линейно увеличивается по мере удаления момента прихода ИЗ относительно МАИ от 0 до ° к концу интервала между МАИ.

На диаграмме (в) фиг.4 представлен импульс запуска ИЗ₁ . Стрелка, опущенная от ИЗ₁ к функции ошибки, показывает небольшую ошибку, близкую к нулю.

На диаграмме (г) фиг.4 представлен импульс запуска ИЗ₂ . Стрелка, опущенная от ИЗ₂ к функции ошибки, показывает большую ошибку, близкую к °.

Таким образом, анализ диаграммы на фиг.4 показывает, что при известном способе считывания азимута р/л цели существует ограничение точности, связанное с ограниченной инструментальной точностью отсчета азимута антенны РЛС, равной °.

Это и характеризует суть второй составляющей погрешности считывания азимута р/л цели.

Таким образом, два недостатка известного способа измерения азимута р/л цели состоят в том, что

- при компенсации систематической ошибки считывания существует неоднозначность в измерении азимута р/л цели в зависимости от числа импульсов в р/л пакетах для данной РЛС и взаимного расположения импульсов запуска и импульсов МАИ;

- существует ограничение точности, связанное с ограниченной инструментальной точностью отсчета азимута антенны РЛС, равной °.

Задача, решаемая предлагаемым способом, состоит в увеличении точности измерения азимута р/л цели за счет

- уточнения азимута импульса запуска путем присвоения ему азимута ближайшего МАИ;

- задержки уточненного значения азимута импульса запуска на n периодов зондирования при расчетном значении числа импульсов в пакете, равном 2n+1.

Это достигается следующим образом.

В существующий способ измерения азимута р/л цели, состоящий в том, что

- измеряют азимут антенны РЛС относительно направления на Север,

- считывают сигналом "Центр пакета обнаруженной радиолокационной цели" азимут импульса запуска в качестве азимута радиолокационной цели,

вводятся операции

- уточнения азимута импульса запуска путем присвоения ему азимута ближайшего МАИ;

- задержки уточненного значения азимута импульса запуска на n периодов зондирования при расчетном значении числа импульсов в пакете, равном 2n+1, которая проводится между операцией измерения азимута импульса запуска и операцией считывания азимута р/л цели.

Предлагается также вариант устройства, реализующего этот способ.

Сущность предложения разъясняется приведенными иллюстрациями.

На фиг.5 представлена блок-схема предлагаемого способа.

На фиг.6 - вариант устройства, реализующий предлагаемый способ.

На фиг.7 - вариант реализации блока уточнения азимута импульса запуска.

На фиг.8 - временные диаграммы, иллюстрирующие, каким образом проводится измерение азимута импульса запуска с точностью половины углового интервала между МАИ, т.е. в 2 раза точнее, чем в прототипе.

На фиг.9 - временные диаграммы, иллюстрирующие результат действия операций предлагаемого способа, устраняющих первую и вторую составляющую погрешности измерения азимута р/л цели.

Из фиг.5 видно, что между операциями считывания азимута импульса запуска и считывания азимута обнаруженной цели введены операции уточнения азимута импульса запуска, соответствующего излучаемому зондирующему импульсу, и задержки этого значения на n периодов зондирования при расчетном значении числа импульсов в пакете, равном 2n+1.

Поэтому, в результате операции считывания азимута обнаруженной цели будет считан азимут зондирующего импульса, соответствующего центру пакета, независимо как от соотношения периодов МАИ и импульсов запуска, так и от расчетного числа импульсов в пакете, равного 2n+1 импульсу.

На фиг.9 представлены:

а - импульс "Север";

б - МАИ;

в - импульсы запуска - ИЗ;

г - уточн. азимут ИЗ (уточненный азимут ИЗ);

д - аз ИЗ, задерж.1 (значение азимута ИЗ, задержанное на n=1 период зондирования);

е - аз ИЗ, задерж.2 (значение азимута ИЗ, задержанное на n=2 периода зондирования);

д - инф. сдв. рег. после ИЗ₁ (Информация в регистрах сдвига после прихода ИЗ₁);

е - инф. сдв. рег. после ИЗ₂ (Информация в регистрах сдвига после прихода ИЗ₂);

ж - инф. сдв. рег. после ИЗ₃ ( - ИЗ ₃);

з - инф. сдв. рег. после ИЗ₄ ( - ИЗ₄);

и - инф. сдв. рег. после ИЗ₅ ( - ИЗ₅);

к - инф. сдв. рег. после ИЗ₆ ( - ИЗ ₆);

л - инф. сдв. рег. после ИЗ₇ (Информация в регистрах сдвига после прихода ИЗ ₇);

м - номер разряда сдв. рег. (Номер разряда сдвиговых регистров);

н - р/л пакет (для упрощения диаграмм показаны только центральный импульс пакета, обозначенный цифрой "0", и все 7 импульсов после него, т.е. справа от центрального, обозначенные соответственно цифрами от "1" до "7". Из импульсов, предшествующих центральному, т.е. слева от него, показан ближайший: "-1");

о - Центр пакета обнаруженной р/л цели.

Из фиг.9 видно действие способа, изображенного на фиг.5.

На диаграмме (б) фиг.9 видно, что между импульсами МАИ указано текущее значение азимута антенны РЛС, а на оси времени диаграммы (б) знаком " " помечена середина каждого интервала МАИ, делящая интервал на 2 подинтервала.

На диаграмме (в) видно, что от каждого импульса ИЗ проведена стрелка к диаграмме (б), благодаря чему видно, какое значение азимута считывает ИЗ и каково местоположение ИЗ в интервале МАИ.

Видно, что ИЗ, помеченный цифрой "0" (назовем его ИЗ₀), пришел в интервале МАИ, в котором значение азимута антенны равно 0°. Следовательно, азимут импульса запуска равен 0°.

Видно, что ИЗ ₀ пришел в первой половине интервала между МАИ. Поэтому, в результате уточнения азимута импульса запуска считанное им значение азимута равно 0°. Это уточнение принимается только после окончания интервала между МАИ, т.е. с приходом МАИ следующего после ИЗ₀, что и отражено в диаграмме (г). Значение азимута ИЗ₀, равное 0°, остается таким до прихода следующего МАИ, что графически показано на диаграмме (г). От ИЗ₀ проведена наклонная стрелка к этому уточненному значению азимута.

Это значение азимута ИЗ₀ запишется в 1-ый разряд регистров сдвига следующим ИЗ. Этот ИЗ помечен цифрой "1" (назовем его ИЗ₁). На диаграмме (д) видно, что в 1-ый разряд регистров после прихода ИЗ₁ записано значение 0°.

ИЗ₁ пришел в интервале между МАИ, в котором значение азимута антенны равно °. Следовательно, значение азимута импульса запуска ИЗ₁ равно °. Однако ИЗ₁ пришел во второй половине этого интервала. В результате уточнения азимута импульса запуска ИЗ₁ приписывается ближайшее значение азимута, равное 2 °, что и отражено в диаграмме (г). От ИЗ ₁ проведена наклонная стрелка к этому уточненному значению азимута.

Это значение азимута ИЗ₁ запишется в 1-й разряд регистров сдвига следующим ИЗ.

Этот ИЗ помечен цифрой "2" (назовем его ИЗ ₂). На диаграмме (е) видно, что в 1-ый разряд регистров после прихода ИЗ₂ записано значение 2 °. При этом происходит сдвиг информации в регистрах сдвига. Значение азимута ИЗ₀, равное 0°, передвинется во второй разряд регистров сдвига.

На диаграммах (д), (е) и так далее до диаграммы (л) показано, как с приходом каждого импульса запуска происходит запись в 1-ый разряд сдвиговых регистров уточненных значений азимута последующих импульсов запуска и сдвиг уточненных значений азимута предыдущих импульсов запуска.

С приходом ИЗ, помеченного цифрой "7" (назовем его ИЗ₇), происходит очередной сдвиг информации в регистрах сдвига, и на выходе регистров окажется значение азимута ИЗ₀. Это значение будет находиться на выходе регистров до следующего ИЗ. Поэтому все обнаруженные р/л цели, чей импульс "Центр пакета обнаруженной цели" выработался в этом зондировании, будут считывать это значение азимута в качестве азимута р/л целей.

Это значение, равное 0°, соответствует истинному значению азимута р/л цели, т.к. было считано n зондирований тому назад импульсом запуска, которому соответствует центральный импульс пакета.

Таким образом, фиг.9 показывает, что предложенный способ позволяет измерить азимут обнаруженной цели, избежав ошибок, присущих известному способу.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается наличием новых операций.

Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию "существенная новизна".

Предлагаемый способ при введении новых вышеуказанных операций совместно с операциями прототипа приобретает отличие, реализующее новое качество, позволяющее увеличить точность измерения азимута р/л цели за счет

- уточнения азимута импульса запуска в зависимости от его местоположения в интервале между МАИ;

- задержки значения азимута импульса запуска на n зондирований при расчетном значении числа импульсов в р/л пакете, равном 2n+1, что устраняет зависимость от числа импульсов в пакете и соотношения периодов МАИ и ИЗ.

Из этого можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Пример устройства, реализующего предлагаемый способ, представлен на фиг.6.

Устройство содержит счетчик 11, счетный вход которого соединен с шиной сигнала "масштабный азимутальный импульс" (МАИ), вход обнуления которого соединен с шиной сигнала "Север", регистр 12, информационные входы которого соединены с выходами счетчика 11, а вход записи соединен с шиной импульса запуска, блок 13 уточнения азимута импульса запуска, информационные входы которого соединены с выходами регистра 12, а два управляющих входа соединены соответственно с шиной МАИ и шиной импульса запуска, регистры 14 сдвига на n разрядов, входы которых соединены с выходами блока 13 уточнения азимута импульса запуска, входы сдвига соединены с шиной сигнала импульса запуска, схемы 15 "И" на два входа, первые входы которых соединены с шиной сигнала "Центр пакета обнаруженной цели", вторые входы - с выходами регистров 14 сдвига на n разрядов, а выходы - являются выходами устройства.

Блок 13 уточнения азимута импульса запуска содержит генератор импульсов 16, частота которых выше частоты МАИ, двоичный счетчик 17, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов 16, D-триггер 23, вход D которого соединен с шиной логической единицы - "1", а счетный вход соединен с шиной МАИ, D-триггер 24, вход D которого соединен с выходом D-триггера 23, а счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов 16, D-триггер 25, вход D которого соединен с выходом D-триггера 24 и входом обнуления двоичного счетчика 17, инвертор 26, вход которого соединен с выходом генератора импульсов 16, а выход соединен со счетным входом D-триггера 25, первый регистр 18, вход записи информации которого соединен с шиной импульса запуска, второй регистр 19, вход записи информации которого соединен с шиной сигнала "масштабный азимутальный импульс", а входы информации первого регистра 18 и второго регистра 19 соединены с выходами двоичного счетчика 17, делитель 20 двоичного числа на два, компаратор 21, вход "а" которого соединен с выходом первого регистра 18, а вход "б" которого соединен с выходом делителя 20 двоичного числа на два, сумматор 22, вход слагаемого "а" которого соединен с шиной нулевого слагаемого, вход слагаемого "б" которого соединен с шиной азимута импульса запуска (выход регистра 12), вход "заема" которого соединен с выходом компаратора 21, а выход сумматора является выходом блока 13 уточнения азимута импульса запуска.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Каждый приходящий импульс "Север" обнуляет счетчик 11. На счетный вход счетчика 11 поступают импульсы МАИ, которые счетчик 11 подсчитывает в течение одного обзора (одного оборота антенны), т.е. от одного до другого импульса "Север". Таким образом, в интервале между МАИ азимут антенны РЛС постоянен.

Приходящий импульс запуска считывает азимут антенны со счетчика 11 в регистр 12. Следовательно, теперь в регистре 12 находится азимут импульса запуска.

Азимут импульса запуска поступает в блок 13 уточнения азимута импульса запуска, куда поступают также МАИ и ИЗ. Уточненное значение азимута импульса запуска с выхода блока 13 уточнения азимута импульса запуска поступает на входы регистров 14 сдвига на n разрядов. Значение первого (младшего) разряда уточненного значения азимута импульса запуска поступает на вход первого из регистров сдвига на n разрядов (регистр ₁ сдвига).

Значение последнего (старшего) разряда уточненного значения азимута импульса запуска поступает на вход последнего из регистров сдвига на n разрядов (регистр _d сдвига).

С приходом каждого импульса запуска информация, находящаяся на входах регистров 14 сдвига на n разрядов, записывается в регистры сдвига на n разрядов.

Т.е. значение первого разряда уточненного значения азимута импульса запуска записывается в первый разряд регистра₁ сдвига.

Значение старшего разряда уточненного значения азимута импульса запуска записывается в первый разряд регистра _d сдвига.

Внутри регистров 14 сдвига на n разрядов происходит сдвиг информации на один разряд.

Т.е. информация, хранившаяся в первых разрядах регистров 14 сдвига на n разрядов, перепишется во вторые разряды регистров 14 сдвига на n разрядов и т.д.

Информация, хранившаяся в n-1 разрядах регистров 14 сдвига на n разрядов, перепишется в n-ые разряды регистров 14 сдвига на n разрядов, т.е. окажется на выходе этих регистров сдвига.

Таким образом, значение уточненного азимута, сдвинутое на n разрядов, поступает на вторые входы схем "И" на два входа. Это значение уточненного азимута находится на этих входах в течение всего зондирования.

На первые входы схем "И" поступает сигнал "Центр пакета обнаруженное цели", благодаря чему на выходах схем "И" появляется искомый уточненный азимут р/л цели.

У всех р/л целей, для которых в данном зондировании выработался сигнал "Центр пакета обнаруженной радиолокационной цели", будет получен одинаковый азимут.

Рассмотрим отдельно работу блока 13 уточнения азимута импульса запуска.

В блок 13 уточнения азимута импульса запуска поступает азимут импульса запуска с выхода регистра 12, а также импульс МАИ и импульс запуска (ИЗ). В блоке 13 уточнения азимута импульса запуска определяется, к какому из пары импульсов МАИ ближе импульс запуска. Это приходится определять для каждого импульса запуска, потому что временной интервал между МАИ не является постоянным, а изменяется на ±(10÷15%).

Если окажется, что ИЗ ближе к первому МАИ данной пары, то считанный азимут импульса запуска не изменяется. Если окажется, что ИЗ ближе ко второму МАИ данной пары, то к считанному импульсом запуска значению азимута прибавляется единица, т.е. импульсу запуска присваивается азимут следующего МАИ.

Двоичный счетчик 17 служит для измерения временного интервала между МАИ. Количество подсчитанных импульсов от МАИ до МАИ пропорционально временному интервалу между МАИ.

Двоичный счетчик 17 обнуляется импульсом МАИ после того, как МАИ произведет считывание значения двоичного счетчика 17 во второй регистр 19. Для этого служит цепочка, состоящая из первого D-триггера 23, второго D-триггера 24, третьего D-триггера 25 и инвертора 26.

МАИ, поступающий на счетный вход первого D-триггера 23, вход D которого соединен с логической единицей, устанавливает в «1» первый D-триггер 23. Эта «1» поступает на вход D второго D-триггера 24. Первый же после прихода МАИ импульс генератора импульсов 16 устанавливает второй D-триггер 24 в «1», которая обнулит двоичный счетчик 17. К этому моменту МАИ уже успеет произвести считывание состояния двоичного счетчика 17 во второй регистр 19.

На вход D третьего D-триггера 25 поступает «1» с выхода второго D-триггера 24. На счетный вход третьего D-триггера 25 поступает инвертированный инвертором 26 импульс генератора импульсов 16 и устанавливает третий D-триггер 25 в «1», которая обнулит первый D-триггер 23. Тем самым благодаря инвертору 26 это произойдет уже через полтакта частоты генератора 16, а не через такт - при его отсутствии. После обнуления первого D-триггера 23 импульс, пришедший с генератора импульсов 16, обнулит второй D-триггер 24, а через полтакта частоты генератора импульсов 16 обнулится третий D-триггер 25. Цепочка из D-триггеров придет в исходное состояние и будет готова к приходу следующего МАИ.

Как только обнулится второй D-триггер 24, так снимется обнуление с двоичного счетчика 17, что позволит ему начать новый подсчет импульсов между МАИ. Приходящий ИЗ считывает значение счетчика 17 в регистр 18. Тем самым определяется временной интервал между первым МАИ данной пары и ИЗ (Т_{МАИ_ИЗ}).

Приходящий затем второй МАИ данной пары также считывает значение счетчика в регистр 19. Это значение определяет временной интервал между данной парой МАИ (Т_МАИ).

Затем происходит определение, к какому из двух МАИ оказался ближе ИЗ. Для этого значение временного интервала между МАИ, находящееся в регистре 19, делится на два в делителе двоичного числа на два. Деление двоичного числа на два - это просто сдвиг двоичного числа на один разряд вправо, т.е. первый (младший) разряд отбрасывается, второй разряд становится на место первого и так далее. Старшему разряду присваивается нулевое значение. Тем самым определяется величина половины временного интервала между МАИ (Т _МАИ/2).

Затем в компараторе 21 происходит сравнение временного интервала Т_МАИ_ _ИЗ и Т_МАИ/2.

Если Т _МАИ__ИЗ меньше Т_МАИ /2, то это означает, что ИЗ оказался в первой половине интервала между двумя МАИ. В этом случае выход компаратора 21 равен «0».

Если Т_{МАИ_ИЗ} больше Т _МАИ/2, то это означает, что ИЗ оказался во второй половине интервала между двумя МАИ. В этом случае выход компаратора 21 равен «1». На вход «а» сумматора 22 всегда приходит нулевое слагаемое (0, 0...0). На вход «b» сумматора 22 приходит значение азимута импульса запуска. На вход «заема» сумматора 22 приходит сигнал с выхода компаратора 21.

Таким образом, если выход компаратора равен «0», то уточненное значение азимута импульса запуска на выходе сумматора 22 равно значению азимута импульса запуска, соответствующего азимуту первого МАИ данной пары МАИ.

Благодаря увеличению точности измерения азимута р/л цели, достигаемой в предлагаемых решениях,

- увеличивается разрешаемая способность по азимуту;

- улучшается качество траекторных измерений при проведении вторичной обработки р/л информации в центре управления воздушным движением как в зоне аэропорта, так и на трассе.

Источники информации

1. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. С.З.Кузьмин. М.: «Радио и связь», 1986 г., стр.95-97, рис.2.18.

2. Патент на изобретение №2187826 «Способ и устройство измерения азимута радиолокационных целей».