[go: up one dir, main page]

RU2592076C1 - Radar system - Google Patents

Radar system Download PDF

Info

Publication number
RU2592076C1
RU2592076C1 RU2015138598/07A RU2015138598A RU2592076C1 RU 2592076 C1 RU2592076 C1 RU 2592076C1 RU 2015138598/07 A RU2015138598/07 A RU 2015138598/07A RU 2015138598 A RU2015138598 A RU 2015138598A RU 2592076 C1 RU2592076 C1 RU 2592076C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radar
output
input
calculator
phase
Prior art date
Application number
RU2015138598/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ярослав Ярославович Петричкович
Алексей Константинович Пяткин
Елена Сергеевна Янакова
Александр Игоревич Шаров
Александр Николаевич Ракутин
Original Assignee
Открытое акционерное общество Научно-производственный центр "Электронные вычислительно-информационные системы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество Научно-производственный центр "Электронные вычислительно-информационные системы" filed Critical Открытое акционерное общество Научно-производственный центр "Электронные вычислительно-информационные системы"
Priority to RU2015138598/07A priority Critical patent/RU2592076C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2592076C1 publication Critical patent/RU2592076C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar.
SUBSTANCE: invention relates to radar and can be used in security systems for detection and measurement in real time of trajectory parameters of moving objects during control over large areas of territories, water bodies and air space.
EFFECT: technical result is creation of a digital radar system with a wider sector of observation (up to 360 degrees) due to presence of multiple radar modules with a set of transceiving antennae, located in different planes; with high degree of protection against external active interference due to that each of radar system modules is configured to encode initial phase of each probing pulse according to a random law to generate a unique phase key for coherent pulse sequence, which is used for subsequent matched filtering of "own" echo-signals with random phase compensation, wherein echo signals from neighbouring "foreign" radar systems, as well as external harmonic (quasi-harmonic) active interference are subjected to destruction in digital receiving channel of radar module as a result of their phase modulation; with increased range of detection owing to compensation for attenuation of echo signals in switch, which is part of radar module.
7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации, а именно к активным малогабаритным когерентным твердотельным цифровым радиолокационным системам без механических движущихся частей в своем составе, и может быть использовано в системах безопасности для обнаружения и измерения в режиме реального времени параметров траекторий движущихся объектов (люди, животные, транспортные средства и т.д.) при контроле больших по площади территорий, акваторий и воздушного пространства.The invention relates to the field of radar, in particular to active small-sized coherent solid-state digital radar systems without mechanical moving parts in its composition, and can be used in security systems to detect and measure in real time the parameters of the trajectories of moving objects (people, animals, vehicles etc.) in the control of large areas, water areas and airspace.

В настоящее время существуют твердотельные радиолокаторы на основе малоэлементных цифровых фазированных антенных решеток с использованием широкополосных когерентных последовательностей модулированных импульсов и моноимпульсными (квазимоноимпульсными) способами измерения угловых координат обнаруженных движущихся объектов.At present, there are solid-state radars based on low-element digital phased array antennas using broadband coherent sequences of modulated pulses and single-pulse (quasi-single-pulse) methods for measuring the angular coordinates of detected moving objects.

Наиболее близким к заявленному изобретению является радиолокатор с малоэлементной цифровой фазированной антенной решеткой (патент RU 144519), в котором применяются: малоэлементная цифровая антенная решетка, квазимономоимпульсный способ измерения угловых координат и траекторные фильтры с большой эффективной памятью. Данный радиолокатор выбран в качестве прототипа заявленного изобретения.Closest to the claimed invention is a radar with a low-element digital phased antenna array (patent RU 144519), in which are used: a low-element digital antenna array, a quasimonopulse method of measuring angular coordinates and trajectory filters with large effective memory. This radar is selected as a prototype of the claimed invention.

Недостатками радиолокатора-прототипа являются меньшая дальность обнаружения, узкий сектор (не более 90 град.) наблюдения, обусловленный плоской формой приемопередающей антенны, и более низкая степень защищенности от внешних активных помех, обусловленная отсутствием возможности кодирования начальной фазы каждого зондирующего импульса по случайному закону (модуляция) с образованием уникального фазового ключа для когерентной последовательности импульсов, который используют для последующей согласованной фильтрации "своих" эхо-сигналов с компенсацией случайной фазы (демодуляция).The disadvantages of the prototype radar are a shorter detection range, a narrow sector (no more than 90 degrees) of observation, due to the flat shape of the transceiver antenna, and a lower degree of protection from external active interference, due to the inability to encode the initial phase of each probe pulse according to a random law (modulation ) with the formation of a unique phase key for a coherent pulse sequence, which is used for subsequent consistent filtering of "your" echo signals with random phase compensation (demodulation).

Задачей заявленного изобретения является создание цифровой радиолокационной системы с более широким сектором наблюдения (до 360 градусов) за счет наличия нескольких радиолокационных модулей с набором приемопередающих антенн, расположенных в разных плоскостях (конформная антенна); с повышенной степенью защищенности от внешних активных помех за счет того, что каждый из радиолокационных модулей системы выполнен с возможностью кодирования начальной фазы каждого зондирующего импульса по случайному закону (модуляция) с образованием уникального фазового ключа для когерентной последовательности импульсов, который используют для последующей согласованной фильтрации "своих" эхо-сигналов с компенсацией случайной фазы (демодуляция), при этом эхо-сигналы от соседних "чужих" радиолокационных систем, а также внешние гармонические (квазигармонические) активные помехи подвергаются разрушению в цифровом приемном тракте радиолокационного модуля в результате их модуляции по фазе; с увеличенной дальностью обнаружения за счет компенсации ослабления мощности эхо-сигналов в коммутаторе, входящем в состав радиолокационного модуля.The objective of the claimed invention is the creation of a digital radar system with a wider sector of observation (up to 360 degrees) due to the presence of several radar modules with a set of transceiver antennas located in different planes (conformal antenna); with a high degree of protection against external active interference due to the fact that each of the radar modules of the system is capable of encoding the initial phase of each probe pulse according to a random law (modulation) with the formation of a unique phase key for a coherent pulse sequence, which is used for subsequent matched filtering " their "echoes with random phase compensation (demodulation), while echoes from neighboring" alien "radar systems, as well as external harmonics cal (quasiharmonic) active noise subject to destruction in a digital receive path radar module as a result of phase modulation; with an increased detection range due to compensation for attenuation of the power of the echo signals in the switch, which is part of the radar module.

Поставленная задача решена путем создания радиолокационной системы, содержащей, по меньшей мере, два радиолокационных модуля 1, которые соединены с коммутационным модулем 2, который имеет единый информационный выход-выход, при этом приемные и передающие фазированные группы 5 и 7 элементарных излучателей разных радиолокационных модулей 1 расположены в разных плоскостях, причем радиолокационный модуль 1 содержит на антенной плате, по меньшей мере, одну передающую фазированную группу 4 и, по меньшей мере, две приемные фазированные группы 5, состоящие из элементарных излучателей 3, при этом выходы приемных фазированных групп 5 соединены через полосовые фильтры 8 приемного канала и малошумящие усилители 6 приемного канала с входом данных многоканального коммутатора 7, выход данных которого соединен с входом общего малошумящего усилителя 6, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 12, выход которого соединен с первым входом фазовращателя 15 приемного канала, выход которого соединен с первым входом вычислителя 16, причем первый управляющий выход вычислителя 16 соединен с управляющим входом коммутатора 7, второй управляющий выход вычислителя 16 соединен с входом управляемого генератора 14 случайной фазы, третий управляющий выход вычислителя 16 соединен с первым входом фазовращателя 13 передающего канала, второй вход вычислителя 16 соединен с первым выходом опорного генератора 11, первый вход-выход вычислителя 16 соединен с блоком 18 синхронизации радиолокационных модулей, который через шину синхронизации соединен с коммутационным модулем 2, а второй вход-выход вычислителя 16 через шину Ethernet соединен с контроллером 17 сети Ethernet, который через шину Ethernet соединен с коммутационным модулем 2, первый выход управляемого генератора 14 случайной фазы соединен с вторым входом фазовращателя 15 приемного канала, а второй выход управляемого генератора 14 случайной фазы соединен с вторым входом фазовращателя 13 передающего канала, выход которого соединен с первым входом синтезатора 10 зондирующего сигнала, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора 11, третий выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 12, а выход синтезатора 10 зондирующего сигнала соединен с входом полосового фильтра 8 передающего канала, выход которого соединен с входом усилителя мощности 9, выход которого соединен с входами элементарных 3 излучателей передающей фазированной группы 4, при этом:The problem is solved by creating a radar system containing at least two radar modules 1, which are connected to a switching module 2, which has a single information output-output, while receiving and transmitting phased groups of 5 and 7 elementary radiators of different radar modules 1 are located in different planes, and the radar module 1 contains on the antenna board at least one transmitting phased group 4 and at least two receiving phased groups 5, with consisting of elementary emitters 3, while the outputs of the receiving phased groups 5 are connected through bandpass filters 8 of the receiving channel and low-noise amplifiers 6 of the receiving channel to the data input of the multi-channel switch 7, the data output of which is connected to the input of a common low-noise amplifier 6, the output of which is connected to the first input analog-to-digital Converter 12, the output of which is connected to the first input of the phase shifter 15 of the receiving channel, the output of which is connected to the first input of the calculator 16, and the first control output is subtracted the splitter 16 is connected to the control input of the switch 7, the second control output of the calculator 16 is connected to the input of a random phase controlled generator 14, the third control output of the calculator 16 is connected to the first input of the phase shifter 13 of the transmitting channel, the second input of the calculator 16 is connected to the first output of the reference generator 11, the first the input-output of the calculator 16 is connected to the synchronization unit 18 of the radar modules, which is connected via a synchronization bus to the switching module 2, and the second input-output of the calculator 16 via the Ethernet bus connected to an Ethernet controller 17, which is connected via an Ethernet bus to a switching module 2, the first output of a random phase controlled generator 14 is connected to a second input of a receive channel phase shifter 15, and the second output of a random phase controlled generator 14 is connected to a second input of a transmit channel phase shifter 13, the output of which is connected to the first input of the probe synthesizer 10, the second input of which is connected to the second output of the reference generator 11, the third output of which is connected to the second input of the analog-to-digital transformer 12, and the output of the synthesizer 10 of the probe signal is connected to the input of the bandpass filter 8 of the transmitting channel, the output of which is connected to the input of the power amplifier 9, the output of which is connected to the inputs of the elementary 3 emitters of the transmitting phased group 4, while:

- аналого-цифровой преобразователь 12 выполнен с возможностью дискретизации эхо-сигналов;- analog-to-digital Converter 12 is configured to sample echo signals;

- синтезатор 10 зондирующего сигнала и опорный генератор 11 выполнены с возможностью синтеза зондирующих сигналов по командам вычислителя 16, при этом управляемый генератор 14 случайной фазы выполнен с возможностью задания начальной фазы зондирующего импульса через фазовращатель 13 передающего канала;- the synthesizer 10 of the probing signal and the reference generator 11 are configured to synthesize the probing signals according to the instructions of the calculator 16, while the controlled generator 14 of the random phase is configured to set the initial phase of the probe pulse through the phase shifter 13 of the transmitting channel;

- передающая фазированная группа 4 выполнена с возможностью излучения в пространство зондирующего сигнала, прошедшего через усилитель мощности 9, при этом зондирующий сигнал выполнен в виде длинных когерентных последовательностей широкополосных зондирующих импульсов со случайной начальной фазой;- transmitting phased group 4 is made with the possibility of radiation into the space of the probe signal passing through the power amplifier 9, while the probe signal is made in the form of long coherent sequences of broadband probe pulses with a random initial phase;

- выбранная с помощью управляемого коммутатора 7 приемная фазированная группа 5 выполнена с возможностью приема эхо-сигналов между интервалами излучения эхо-сигналов;- selected using a managed switch 7 receiving phased group 5 is configured to receive echo signals between the intervals of the emission of echo signals;

- в течение разделенных по времени циклов передачи и приема сигналов вычислитель 16 выполнен с возможностью осуществления многократного переключения приемных фазированных групп (последовательный сбор сигнальной информации с общей апертуры антенной системы) 5 на первый одноканальный вход вычислителя 16, а также с возможностью обработки эхо-сигналов, при этом демодуляции случайной фазы принимаемых импульсов с помощью фазовращателя 15 приемного канала согласно алгоритму управления, который определяется программой вычислителя 16;- during timed cycles of transmission and reception of signals, the transmitter 16 is configured to repeatedly switch the receiving phased groups (sequential collection of signal information from the common aperture of the antenna system) 5 to the first single-channel input of the transmitter 16, as well as with the possibility of processing echo signals, while demodulating the random phase of the received pulses using the phase shifter 15 of the receiving channel according to the control algorithm, which is determined by the program of the calculator 16;

- вычислитель 16 выполнен с возможностью измерения угловых координат обнаруженных объектов с применением квазимоноимпульсного фазового метода на одном приемном канале;- the calculator 16 is configured to measure the angular coordinates of the detected objects using the quasimonopulse phase method on one receiving channel;

- вычислитель 16 выполнен с возможностью передачи выходной траекторной информации и входной управляющей информации из радиолокационного модуля через контроллер информационной сети;- the calculator 16 is configured to transmit output path information and input control information from the radar module through the information network controller;

- блок 18 синхронизации радиолокационных модулей выполнен с возможностью обеспечения работы каждого радиолокационного модуля в составе системы, состоящей, по меньшей мере, из двух радиолокационных модулей 1, соединенных между собой цифровыми шинами синхронизации через коммутационный модуль 2, при этом синхронизации радиолокационных модулей 1 для образования единой радиолокационной системы с помощью цифровых шин синхронизации, причем один из радиолокационных модулей 1 приобретает статус ведущего с правом распределения временных окон для работы остальных ведомых радиолокационных модулей 1;- block 18 synchronization of radar modules is configured to provide operation of each radar module as part of a system consisting of at least two radar modules 1 interconnected by digital synchronization buses via switching module 2, while synchronizing radar modules 1 a radar system using digital synchronization buses, and one of the radar modules 1 acquires the status of a master with the right to distribute time windows for I work the rest of the slave radar units 1;

- коммутационный модуль 2 выполнен с возможностью раздачи сигналов синхронизации для радиолокационных модулей 1, а также с возможностью выполнения функции сетевого устройства типа "свитч" для включения радиолокационных модулей 1 в единую информационную сеть.- the switching module 2 is configured to distribute synchronization signals for the radar modules 1, and also with the ability to perform the functions of a network device of the type of "switch" for the inclusion of radar modules 1 in a single information network.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы коммутационный модуль 2 имеет единый информационный выход по интерфейсу Ethernet.In a preferred embodiment of the radar system, the switching module 2 has a single information output via the Ethernet interface.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы элементарные излучатели 3 выполнены с возможностью передачи и приема радиосигналов, пространственно разнесены, имеют широкую диаграмму направленности и выполнены на плоских печатных платах.In a preferred embodiment of the radar system, elementary emitters 3 are configured to transmit and receive radio signals, spatially spaced, have a wide radiation pattern and are made on flat printed circuit boards.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы вычислитель 16 выполнен в виде высокопроизводительного параллельного цифрового вычислителя на ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме) с большим объемом внутрикристальной памяти.In a preferred embodiment of the radar system, the computer 16 is made in the form of a high-performance parallel digital computer on the FPGA (programmable logic integrated circuit) with a large amount of on-chip memory.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы вычислитель 16 выполнен с возможностью цифровой обработки эхо-сигналов, при этом согласованной фильтрации объектов, обнаружения объектов, измерения координат объектов и траекторной фильтрации объектов.In a preferred embodiment of the radar system, the transmitter 16 is configured to digitally process the echo signals, while coordinated filtering of objects, detection of objects, measuring the coordinates of objects and trajectory filtering of objects.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы фазовращатели 13, 14 и коммутатор 7 выполнены цифровыми.In a preferred embodiment of the radar system, the phase shifters 13, 14 and the switch 7 are made digital.

В предпочтительном варианте осуществления радиолокационной системы информационной сетью является сеть Ethernet.In a preferred embodiment of the radar system, the information network is an Ethernet network.

Для лучшего понимания заявляемого изобретения далее приводится его подробное описание с соответствующими графическими материалами.For a better understanding of the claimed invention the following is a detailed description with the corresponding graphic materials.

Фиг. 1. Структурные схемы радиолокационных систем, содержащих два и три радиолокационных модуля, имеющих сектора наблюдения 120, 180 и 270 градусов, выполненные согласно изобретению.FIG. 1. Structural diagrams of radar systems containing two and three radar modules having observation sectors of 120, 180 and 270 degrees, made according to the invention.

Элементы:Items:

1 - радиолокационный модуль;1 - radar module;

2 - коммутационный модуль.2 - switching module.

Фиг. 2. Функциональная схема радиолокационного модуля, выполненная согласно изобретению.FIG. 2. Functional diagram of a radar module, made according to the invention.

Элементы:Items:

3 - элементарный излучатель;3 - elementary emitter;

4 - передающая фазированная группа;4 - transmitting phased group;

5 - приемная фазированная группа;5 - receiving phased group;

6 - малошумящий усилитель;6 - low noise amplifier;

7 - коммутатор;7 - switch;

8 - полосовой фильтр;8 - band-pass filter;

9 - усилитель мощности;9 - power amplifier;

10 - синтезатор зондирующего сигнала;10 - synthesizer of the probing signal;

11 - опорный генератор;11 - reference generator;

12 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП);12 - analog-to-digital Converter (ADC);

13 - фазовращатель передающего канала;13 - phase shifter of the transmitting channel;

14 - управляемый генератор случайной фазы;14 - controlled random phase generator;

15 - фазовращатель приемного канала;15 - phase shifter of the receiving channel;

16 - параллельный вычислитель на ПЛИС;16 - parallel computer FPGA;

17 - контроллер сети Ethernet;17 - Ethernet network controller;

18 - блок синхронизации радиолокационных модулей.18 is a block synchronization radar modules.

Рассмотрим основные принципы функционирования заявленной радиолокационной системы (Фиг. 1). Радиолокационная система состоит из нескольких синхронизированных радиолокационных модулей 1, каждый из которых обслуживает свой сектор наблюдения (до 60…90 град.). Синхронизация радиолокационных модулей 1 обеспечивает временную развязку между циклами излучения-приема отдельных радиолокационных модулей 1, при этом происходит автоматическое выделение свободных "временных окон" для каждого из радиолокационных модулей 1 системы, работающих при этом на одной несущей частоте, и таким образом, вся система представляет собой единый радиолокатор с набором приемопередающих антенн, расположенных в разных плоскостях (конформная антенна).Consider the basic principles of operation of the claimed radar system (Fig. 1). The radar system consists of several synchronized radar modules 1, each of which serves its own surveillance sector (up to 60 ... 90 degrees). The synchronization of the radar modules 1 provides a temporary isolation between the radiation-reception cycles of the individual radar modules 1, and there is an automatic allocation of free "time windows" for each of the radar modules 1 of the system operating at the same carrier frequency, and thus, the whole system a single radar with a set of transceiver antennas located in different planes (conformal antenna).

В дополнение к этому, каждый из радиолокационных модулей 1 заявленной радиолокационной системы производит кодирование начальной фазы каждого зондирующего импульса по "случайному закону" (модуляция) с образованием уникального фазового ключа для когерентной последовательности импульсов, который используют для последующей согласованной фильтрации "своих" эхо-сигналов с компенсацией случайной фазы (демодуляция), при этом эхо-сигналы от соседних "чужих" радиолокационных систем, а также внешние гармонические (квазигармонические) активные помехи подвергаются разрушению в цифровом приемном тракте радиолокационного модуля в результате их модуляции по фазе.In addition to this, each of the radar modules 1 of the claimed radar system performs coding of the initial phase of each probe pulse according to a "random law" (modulation) with the formation of a unique phase key for a coherent pulse sequence, which is used for subsequent consistent filtering of "their" echo signals with random phase compensation (demodulation), while echo signals from neighboring "alien" radar systems, as well as external harmonic (quasi-harmonic) active Omechas are destroyed in the digital receiving path of the radar module as a result of their phase modulation.

Рассмотрим более подробно вариант выполнения заявленной радиолокационной системы (Фиг. 1, 2). Антенна радиолокационного модуля (Фиг. 2) состоит из небольшого числа одинаковых пространственно разнесенных элементарных излучателей 3 с широкой (до 60÷90 град.) диаграммой направленности. Эти излучатели типа «патч» выполнены на основе плоских печатных плат с разделением излучателей на передающие и приемные. Излучатели объединены в группы, внутри которых излучатели фазированы на антенной печатной плате, образуя передающие и приемные фазированные группы 4 и 5. Каждая из приемных фазированных групп 5 подключена к входу цифрового многоканального управляемого коммутатора 7 через полосовые фильтры 8 приемного канала и малошумящие усилители 6 приемного канала. Применение подобной активной на прием антенны позволяет увеличить дальность обнаружения заявленной радиолокационной системы за счет компенсации ослабления мощности эхо-сигналов в коммутаторе 7. Далее сигнал без преобразования несущей частоты с выхода общего малошумящего усилителя 6 подвергается дискретизации в аналого-цифровом преобразователе (АЦП) 12 и через фазовращатель 15 приемного канала поступает на вход цифрового вычислителя 16.Consider in more detail an embodiment of the claimed radar system (Fig. 1, 2). The antenna of the radar module (Fig. 2) consists of a small number of identical spatially spaced elementary radiators 3 with a wide (up to 60 ÷ 90 deg.) Radiation pattern. These “patch” emitters are made on the basis of flat printed circuit boards with separation of emitters into transmitting and receiving. The emitters are combined into groups, inside which the emitters are phased on the antenna printed circuit board, forming transmitting and receiving phased groups 4 and 5. Each of the receiving phased groups 5 is connected to the input of a digital multi-channel controlled switch 7 through the bandpass filters 8 of the receiving channel and low-noise amplifiers 6 of the receiving channel . The use of such an active receiving antenna allows you to increase the detection range of the claimed radar system by compensating for the attenuation of the power of the echo signals in the switch 7. Further, the signal without converting the carrier frequency from the output of the general low-noise amplifier 6 is sampled in an analog-to-digital converter (ADC) 12 and through the phase shifter 15 of the receiving channel is fed to the input of a digital computer 16.

С помощью цифрового вычислителя 16 выполняют цифровую обработку эхо-сигналов (согласованная фильтрация, обнаружение, измерение координат и траекторная фильтрация). Цифровой вычислитель 16 реализован в виде высокопроизводительного параллельного вычислителя на ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме) с большим объемом внутрикристальной памяти.Using a digital computer 16 perform digital processing of the echo signals (matched filtering, detection, measurement of coordinates and trajectory filtering). Digital computer 16 is implemented as a high-performance parallel computer on the FPGA (programmable logic integrated circuit) with a large amount of on-chip memory.

Синтез зондирующих сигналов выполняют по командам цифрового вычислителя 16 с помощью цифрового синтезатора 10 зондирующего сигнала и опорного генератора 11. Начальную фазу зондирующего импульса задают с помощью управляемого генератора 14 случайной фазы через фазовращатель 13 передающего канала. Далее зондирующий сигнал через твердотельный усилитель мощности 9 излучают в пространство с помощью передающей фазированной группы 4.The synthesis of the sounding signals is performed according to the instructions of the digital calculator 16 using the digital synthesizer 10 of the sounding signal and the reference generator 11. The initial phase of the sounding pulse is set using the random-wave generator 14 through the phase shifter 13 of the transmitting channel. Next, the sounding signal through a solid-state power amplifier 9 is radiated into space using a transmitting phased group 4.

Таким образом, с помощью радиолокационного модуля 1 излучают длинные когерентные последовательности широкополосных зондирующих импульсов со случайной начальной фазой, при этом между интервалами излучения производят прием эхо-сигналов на выбранную с помощью управляемого коммутатора приемную фазированную группу 5. В течение разделенных по времени циклов передачи и приема выполняют многократное переключение приемных фазированных групп (последовательный сбор сигнальной информации с общей апертуры антенной системы) 5 на одноканальный вход цифрового вычислителя 14 и обработку эхо-сигналов с демодуляцией случайной фазы принимаемых импульсов с помощью цифрового фазовращателя 15 приемного канала, согласно алгоритму управления определяемого программой цифрового вычислителя 16. Для измерения угловых координат обнаруженных объектов применяют квазимоноимпульсный фазовый метод на одном приемном канале. Выходную траекторную информацию и входную управляющую информацию радиолокатора передают через контроллер 17 сети Ethernet. Блок 18 синхронизации радиолокационных модулей обеспечивает работу каждого радиолокационного модуля 1 в составе радиолокационной системы.Thus, using the radar module 1, long coherent sequences of broadband probe pulses with a random initial phase are emitted, while between the radiation intervals, echo signals are received to the phased receiving group selected by the controlled switch 5. During transmission and reception cycles divided by time perform multiple switching of phased receiving groups (sequential collection of signal information from the common aperture of the antenna system) 5 to a single-channel the course of the digital computer 14 and the processing of the echo signals with demodulation of the random phase of the received pulses using the digital phase shifter 15 of the receiving channel, according to the control algorithm determined by the program of the digital computer 16. To measure the angular coordinates of the detected objects, use the quasimonopulse phase method on one receiving channel. The output path information and the input control information of the radar are transmitted through the controller 17 of the Ethernet network. Block 18 synchronization of radar modules provides the operation of each radar module 1 as part of a radar system.

Синхронизацию радиолокационных модулей 1 для образования единой радиолокационной системы (Фиг. 1) выполняют с помощью специализированных цифровых шин синхронизации. При этом один из радиолокационных модулей 1 приобретает статус ведущего с правом распределения временных окон для работы остальных ведомых радиолокационных модулей 1 радиолокационной системы. Всего в заявленной радиолокационной системе могут работать до 6-ти радиолокационных модулей 1, реализуя полный сектор наблюдения радиолокационной системы (до 360 градусов). Коммутационный модуль 2 обеспечивает раздачу сигналов синхронизации и выполняет функцию сетевого устройства (типа "свитч") для включения радиолокационных модулей 1 в единую информационную сеть Ethernet.The synchronization of the radar modules 1 for the formation of a single radar system (Fig. 1) is performed using specialized digital synchronization buses. In this case, one of the radar modules 1 acquires the status of the leader with the right to distribute time windows for the operation of the remaining slave radar modules 1 of the radar system. In total, up to 6 radar modules 1 can operate in the claimed radar system, realizing the full surveillance sector of the radar system (up to 360 degrees). Switching module 2 provides the distribution of synchronization signals and performs the function of a network device (such as a “switch”) for incorporating radar modules 1 into a single Ethernet information network.

В заявленной радиолокационной системе:In the claimed radar system:

- в радиолокационном модуле 1, в антенне, между каждой приемной фазированной группой 5 и входом коммутатора 7 установлен малошумящий усилитель 6 для компенсации ослабления мощности эхо-сигналов в коммутаторе 7, образуя активную антенну на прием;- in the radar module 1, in the antenna, between each receiving phased group 5 and the input of the switch 7, a low-noise amplifier 6 is installed to compensate for the attenuation of the power of the echo signals in the switch 7, forming an active antenna for reception;

- в радиолокационном модуле 1 происходит прямой цифровой синтез зондирующего сигнала и дискретизация эхо-сигналов на несущей частоте без использования аналоговых конверторов для преобразования частоты;- in the radar module 1, a direct digital synthesis of the probing signal and sampling of the echo signals at the carrier frequency occurs without the use of analog converters for frequency conversion;

- в радиолокационном модуле 1 используют цифровые фазовращатели 13 и 15 для модуляции в передающем канале зондирующих импульсов и демодуляции в приемном канале эхоимпульсов по случайному закону;- in the radar module 1 use digital phase shifters 13 and 15 for modulation in the transmitting channel of the probe pulses and demodulation in the receiving channel of the echo pulses according to a random law;

- в радиолокационном модуле 1 вместо микропроцессорного ядра и внешней динамической памяти используют высокопроизводительный параллельный вычислитель на ПЛИС с внутрикристальной памятью и внешний контроллер сети Ethernet.- in the radar module 1 instead of the microprocessor core and external dynamic memory, a high-performance parallel FPGA parallel computer with on-chip memory and an external Ethernet network controller are used.

- в радиолокационном модуле 1 используют блок синхронизации, позволяющий включать радиолокационный модуль 1 в состав радиолокационной системы с широким (до 360 град.) сектором наблюдения.- in the radar module 1 use the synchronization unit, which allows you to include radar module 1 in the composition of the radar system with a wide (up to 360 degrees.) sector of observation.

В заявленной радиолокационной системе используют коммутационный модуль 2, позволяющий включать в состав системы до шести радиолокационных модулей 1 с единым информационным выходом по интерфейсу Ethernet, в зависимости от необходимого сектора наблюдения, и коммутационного модуля 2. Выходную радиолокационную (траекторную) информацию передают внешним потребителям через интерфейс Ethernet.The claimed radar system uses a switching module 2, which allows to include up to six radar modules 1 with a single information output via the Ethernet interface, depending on the required surveillance sector, and switching module 2. The output radar (trajectory) information is transmitted to external consumers via the interface Ethernet

Хотя описанный выше вариант выполнения изобретения был изложен с целью иллюстрации настоящего изобретения, специалистам ясно, что возможны разные модификации, добавления и замены, не выходящие из объема и смысла настоящего изобретения, раскрытого в прилагаемой формуле изобретения.Although the above-described embodiment of the invention has been set forth to illustrate the present invention, it is clear to those skilled in the art that various modifications, additions and substitutions are possible without departing from the scope and meaning of the present invention disclosed in the attached claims.

Claims (7)

1. Радиолокационная система, содержащая, по меньшей мере, два радиолокационных модуля 1, которые соединены с коммутационным модулем 2, который имеет единый информационный выход-выход, при этом приемные и передающие фазированные группы 5 и 7 элементарных излучателей разных радиолокационных модулей 1 расположены в разных плоскостях, причем радиолокационный модуль 1 содержит на антенной плате, по меньшей мере, одну передающую фазированную группу 4 и, по меньшей мере, две приемные фазированные группы 5, состоящие из элементарных излучателей 3, при этом выходы приемных фазированных групп 5 соединены через полосовые фильтры 8 приемного канала и малошумящие усилители 6 приемного канала с входом данных многоканального коммутатора 7, выход данных которого соединен с входом общего малошумящего усилителя 6, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 12, выход которого соединен с первым входом фазовращателе 15 приемного канала, выход которого соединен с первым входом вычислителя 16, причем первый управляющий выход вычислителя 16 соединен с управляющим входом коммутатора 7, второй управляющий выход вычислителя 16 соединен с входом управляемого генератора 14 случайной фазы, третий управляющий выход вычислителя 16 соединен с первым входом фазовращателя 13 передающего канала, второй вход вычислителя 16 соединен с первым выходом опорного генератора 11, первый вход-выход вычислителя 16 соединен с блоком 18 синхронизации радиолокационных модулей, который через шину синхронизации соединен с коммутационным модулем 2, а второй вход-выход вычислителя 16 через шину Ethernet соединен с контроллером 17 сети Ethernet, который через шину Ethernet соединен с коммутационным модулем 2, первый выход управляемого генератора 14 случайной фазы соединен с вторым входом фазовращателя 15 приемного канала, а второй выход управляемого генератора 14 случайной фазы соединен с вторым входом фазовращателя 13 передающего канала, выход которого соединен с первым входом синтезатора 10 зондирующего сигнала, второй вход которого соединен с вторым выходом опорного генератора 11, третий выход которого соединен с вторым входом аналого-цифрового преобразователя 12, а выход синтезатора 10 зондирующего сигнала соединен с входом полосового фильтра 8 передающего канала, выход которого соединен с входом усилителя мощности 9, выход которого соединен с входами элементарных 3 излучателей передающей фазированной группы 4, при этом:
- аналого-цифровой преобразователь 12 выполнен с возможностью дискретизации эхо-сигналов;
- синтезатор 10 зондирующего сигнала и опорный генератор 11 выполнены с возможностью синтеза зондирующих сигналов по командам вычислителя 16, при этом управляемый генератор 14 случайной фазы выполнен с возможностью задания начальной фазы зондирующего импульса через фазовращатель 13 передающего канала;
- передающая фазированная группа 4 выполнена с возможностью излучения в пространство зондирующего сигнала, прошедшего через усилитель мощности 9, при этом зондирующий сигнал выполнен в виде длинных когерентных последовательностей широкополосных зондирующих импульсов со случайной начальной фазой;
- выбранная с помощью управляемого коммутатора 7 приемная фазированная группа 5 выполнена с возможностью приема эхо-сигналов между интервалами излучения эхо-сигналов;
- в течение разделенных по времени циклов передачи и приема сигналов вычислитель 16 выполнен с возможностью осуществления многократного переключения приемных фазированных групп (последовательный сбор сигнальной информации с общей апертуры антенной системы) 5 на первый одноканальный вход вычислителя 16, а также с возможностью обработки эхо-сигналов, при этом демодуляции случайной фазы принимаемых импульсов с помощью фазовращателя 15 приемного канала согласно алгоритму управления, который определяется программой вычислителя 16;
- вычислитель 16 выполнен с возможностью измерения угловых координат обнаруженных объектов с применением квазимоноимпульсного фазового метода на одном приемном канале;
- вычислитель 16 выполнен с возможностью передачи выходной траекторной информации и входной управляющей информации из радиолокационного модуля через контроллер информационной сети;
- блок 18 синхронизации радиолокационных модулей выполнен с возможностью обеспечения работы каждого радиолокационного модуля в составе системы, состоящей, по меньшей мере, из двух радиолокационных модулей 1, соединенных между собой цифровыми шинами синхронизации через коммутационный модуль 2, при этом синхронизации радиолокационных модулей 1 для образования единой радиолокационной системы с помощью цифровых шин синхронизации, причем один из радиолокационных модулей 1 приобретает статус ведущего с правом распределения временных окон для работы остальных ведомых радиолокационных модулей 1;
- коммутационный модуль 2 выполнен с возможностью раздачи сигналов синхронизации для радиолокационных модулей 1, а также с возможностью выполнения функции сетевого устройства типа "свитч" для включения радиолокационных модулей 1 в единую информационную сеть.
1. A radar system containing at least two radar modules 1, which are connected to a switching module 2, which has a single information output-output, while the receiving and transmitting phased groups 5 and 7 of elementary radiators of different radar modules 1 are located in different planes, and the radar module 1 contains on the antenna board at least one transmitting phased group 4 and at least two receiving phased groups 5, consisting of elementary radiators 3, pr the outputs of the phased receiving groups 5 are connected through the band-pass filters 8 of the receiving channel and low-noise amplifiers 6 of the receiving channel with a data input of a multi-channel switch 7, the data output of which is connected to the input of a common low-noise amplifier 6, the output of which is connected to the first input of the analog-to-digital converter 12, the output which is connected to the first input of the phase shifter 15 of the receiving channel, the output of which is connected to the first input of the calculator 16, and the first control output of the calculator 16 is connected to the control input switch 7, the second control output of the calculator 16 is connected to the input of a controlled random phase generator 14, the third control output of the calculator 16 is connected to the first input of the phase shifter 13 of the transmitting channel, the second input of the calculator 16 is connected to the first output of the reference generator 11, the first input-output of the calculator 16 is connected with the synchronization unit 18 of the radar modules, which is connected via the synchronization bus to the switching module 2, and the second input-output of the calculator 16 is connected via the Ethernet bus to the controller 17 of the Ethernet network the second through the Ethernet bus is connected to the switching module 2, the first output of the random phase controlled generator 14 is connected to the second input of the receive channel phase shifter 15, and the second output of the random phase controlled generator 14 is connected to the second input of the transmit channel phase shifter 13, the output of which is connected to the first input of the synthesizer 10 of the probe signal, the second input of which is connected to the second output of the reference generator 11, the third output of which is connected to the second input of the analog-to-digital converter 12, and the output of the synthesizer 10 diruyuschego signal coupled to the input of the bandpass filter 8, the transmission channel, the output of which is connected to the input of the power amplifier 9, whose output is connected to inputs of elementary radiators transmit phased 3 Group 4, wherein:
- analog-to-digital Converter 12 is configured to sample echo signals;
- the synthesizer 10 of the probing signal and the reference generator 11 are configured to synthesize the probing signals according to the instructions of the calculator 16, while the controlled generator 14 of the random phase is configured to set the initial phase of the probe pulse through the phase shifter 13 of the transmitting channel;
- transmitting phased group 4 is made with the possibility of radiation into the space of the probe signal passing through the power amplifier 9, while the probe signal is made in the form of long coherent sequences of broadband probe pulses with a random initial phase;
- selected using a managed switch 7 receiving phased group 5 is configured to receive echo signals between the intervals of the emission of echo signals;
- during timed cycles of transmission and reception of signals, the transmitter 16 is configured to repeatedly switch the receiving phased groups (sequential collection of signal information from the common aperture of the antenna system) 5 to the first single-channel input of the transmitter 16, as well as with the possibility of processing echo signals, while demodulating the random phase of the received pulses using the phase shifter 15 of the receiving channel according to the control algorithm, which is determined by the program of the calculator 16;
- the calculator 16 is configured to measure the angular coordinates of the detected objects using the quasimonopulse phase method on one receiving channel;
- the calculator 16 is configured to transmit output path information and input control information from the radar module through the information network controller;
- block 18 synchronization of radar modules is configured to provide operation of each radar module as part of a system consisting of at least two radar modules 1 interconnected by digital synchronization buses via switching module 2, while synchronizing radar modules 1 a radar system using digital synchronization buses, and one of the radar modules 1 acquires the status of a master with the right to distribute time windows for I work the rest of the slave radar units 1;
- the switching module 2 is configured to distribute synchronization signals for the radar modules 1, and also with the ability to perform the functions of a network device of the type of "switch" for the inclusion of radar modules 1 in a single information network.
2. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что коммутационный модуль 2 имеет единый информационный выход по интерфейсу Ethernet.2. The radar system according to claim 1, characterized in that the switching module 2 has a single information output via the Ethernet interface. 3. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что элементарные излучатели 3 выполнены с возможностью передачи и приема радиосигналов, пространственно разнесены, имеют широкую диаграмму направленности и выполнены на плоских печатных платах.3. The radar system according to claim 1, characterized in that the elementary radiators 3 are configured to transmit and receive radio signals, spatially spaced, have a wide radiation pattern and are made on flat printed circuit boards. 4. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислитель 16 выполнен в виде высокопроизводительного параллельного цифрового вычислителя на ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме) с большим объемом внутрикристальной памяти.4. The radar system according to claim 1, characterized in that the calculator 16 is made in the form of a high-performance parallel digital computer on the FPGA (programmable logic integrated circuit) with a large amount of on-chip memory. 5. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что вычислитель 16 выполнен с возможностью цифровой обработки эхо-сигналов, при этом согласованной фильтрации объектов, обнаружения объектов, измерения координат объектов и траекторной фильтрации объектов.5. The radar system according to claim 1, characterized in that the calculator 16 is configured to digitally process the echo signals, while coordinated filtering of objects, detecting objects, measuring the coordinates of objects and trajectory filtering of objects. 6. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что фазовращатели 13, 14 и коммутатор 7 выполнены цифровыми.6. The radar system according to claim 1, characterized in that the phase shifters 13, 14 and the switch 7 are made digital. 7. Радиолокационная система по п. 1, отличающаяся тем, что информационной сетью является сеть Ethernet. 7. The radar system according to claim 1, characterized in that the information network is an Ethernet network.
RU2015138598/07A 2015-09-11 2015-09-11 Radar system RU2592076C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138598/07A RU2592076C1 (en) 2015-09-11 2015-09-11 Radar system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015138598/07A RU2592076C1 (en) 2015-09-11 2015-09-11 Radar system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2592076C1 true RU2592076C1 (en) 2016-07-20

Family

ID=56412841

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015138598/07A RU2592076C1 (en) 2015-09-11 2015-09-11 Radar system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2592076C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112105951A (en) * 2019-11-04 2020-12-18 深圳市大疆创新科技有限公司 Radar system, movable platform and control method of radar system
CN116559832A (en) * 2019-01-11 2023-08-08 深圳市光鉴科技有限公司 A laser radar system and its optical system
CN117761640A (en) * 2023-12-01 2024-03-26 航天新气象科技有限公司 A system transmission power test system for active phased array radar
CN118465766A (en) * 2024-07-10 2024-08-09 华诺星空技术股份有限公司 Tunnel monitoring system, method, device, storage medium and product

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002323459A (en) * 2001-04-27 2002-11-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Multi-pass 3D imaging radar device
RU2346291C2 (en) * 2007-04-02 2009-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Multiband radar facility
RU95860U1 (en) * 2010-03-22 2010-07-10 Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения RADAR MODULE
RU102267U1 (en) * 2010-07-28 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" RADAR COMPLEX OF MONITORING OF AIR SPACE AND MARINE AQUATORIES
CN202600142U (en) * 2012-05-22 2012-12-12 上海智森航海电子科技有限公司 Marine navigation radar echo signal sharing network mechanism
RU144519U1 (en) * 2014-02-28 2014-08-27 Закрытое акционерное общество "Фирма "ЮМИРС" RADAR WITH A LOW-ELEMENT DIGITAL PHASED ANTENNA ARRAY

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002323459A (en) * 2001-04-27 2002-11-08 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Multi-pass 3D imaging radar device
RU2346291C2 (en) * 2007-04-02 2009-02-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Multiband radar facility
RU95860U1 (en) * 2010-03-22 2010-07-10 Открытое акционерное общество Центральное конструкторское бюро аппаратостроения RADAR MODULE
RU102267U1 (en) * 2010-07-28 2011-02-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" RADAR COMPLEX OF MONITORING OF AIR SPACE AND MARINE AQUATORIES
CN202600142U (en) * 2012-05-22 2012-12-12 上海智森航海电子科技有限公司 Marine navigation radar echo signal sharing network mechanism
RU144519U1 (en) * 2014-02-28 2014-08-27 Закрытое акционерное общество "Фирма "ЮМИРС" RADAR WITH A LOW-ELEMENT DIGITAL PHASED ANTENNA ARRAY

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116559832A (en) * 2019-01-11 2023-08-08 深圳市光鉴科技有限公司 A laser radar system and its optical system
CN112105951A (en) * 2019-11-04 2020-12-18 深圳市大疆创新科技有限公司 Radar system, movable platform and control method of radar system
CN112105951B (en) * 2019-11-04 2024-09-13 深圳市大疆创新科技有限公司 Radar system, movable platform and control method of radar system
CN117761640A (en) * 2023-12-01 2024-03-26 航天新气象科技有限公司 A system transmission power test system for active phased array radar
CN118465766A (en) * 2024-07-10 2024-08-09 华诺星空技术股份有限公司 Tunnel monitoring system, method, device, storage medium and product

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8009080B2 (en) Weather radar and weather observation method
Derham et al. Design and evaluation of a low-cost multistatic netted radar system
Latteck et al. MAARSY: The new MST radar on And⊘ ya—System description and first results
RU2592076C1 (en) Radar system
RU146508U1 (en) SHORT-PULSE RADAR WITH ELECTRONIC SCANNING IN TWO PLANES AND WITH HIGH-PRECISE MEASUREMENT OF COORDINATES AND SPEED OF OBJECTS
CN108732562B (en) Phased array radar
JP7213443B2 (en) dual polarized radar
MX2008004929A (en) Synthetic aperture perimeter array radar.
CN205608180U (en) Three -dimensional holographic imaging's security inspection system
RU2546999C1 (en) Short-pulse radar with electronic scanning in two planes and with high-precision measurement of coordinates and speeds of objects
CN110275143B (en) A highly integrated microwave photonic MIMO radar signal transceiver device and method
CN108196250B (en) Continuous wave radar system and method for low-altitude small target detection
CN107015222A (en) The double array channel formula millimeter wave active three-dimensional motion imaging systems of preiodic type and method
RU2460087C2 (en) Radar station with wideband continuous linearly frequency-modulated radiation
RU2019107125A (en) RADAR SYSTEM
RU2661334C1 (en) Tranceiver module of radio-technical signals
Ritchie et al. Joint active passive sensing using a radio frequency system-on-a-chip based sensor
RU2697389C1 (en) Combined radar and communication system on radio photon elements
RU2594385C1 (en) Method of processing broadband signals and device of phasing antennae receiving broadband signals, mainly for no-equidistant antenna array
JP6415118B2 (en) Interference suppression device and interference suppression system
RU161794U1 (en) ACTIVE PHASED ANTENNA ARRAY
RU155321U1 (en) RADAR STS-177
RU144519U1 (en) RADAR WITH A LOW-ELEMENT DIGITAL PHASED ANTENNA ARRAY
CN206848472U (en) The double array channel formula millimeter wave active three-dimensional motion imaging systems of preiodic type
RU152358U1 (en) ON-BOARD RADAR STATION

Legal Events

Date Code Title Description
PD4A Correction of name of patent owner
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20210615

Effective date: 20210615