RU2840399C2 - Method of determining type of closed trajectory of movement of radio-frequency sources - Google Patents
Method of determining type of closed trajectory of movement of radio-frequency sources Download PDFInfo
- Publication number
- RU2840399C2 RU2840399C2 RU2023128845A RU2023128845A RU2840399C2 RU 2840399 C2 RU2840399 C2 RU 2840399C2 RU 2023128845 A RU2023128845 A RU 2023128845A RU 2023128845 A RU2023128845 A RU 2023128845A RU 2840399 C2 RU2840399 C2 RU 2840399C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- trajectory
- radio
- radio emission
- emission source
- movement
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates
Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для определения типа замкнутой траектории движения источника радиоизлучения (ИРИ) радиотехническими средствами.The invention relates to the field of passive radar and can be used to determine the type of closed trajectory of movement of a radio emission source (RES) using radio engineering means.
Уровень техникиState of the art
Известен способ определения радиальной скорости перемещения, движущегося ИРИ, с неизвестными параметрами и устройство для его реализации [Россия, патент №2211460 G01S 13/58, 11/10, 2003], основанный на использовании эффекта Доплера, приеме, выделении и обработке принятого радиоизлучения, сравнении его по частоте с опорным и расчете значения радиальной скорости по найденной разности частот, прием и выделение сигнала прямого излучения ведут квазидвухканальным приемным устройством, у которого один канал - реальный, а второй канал - виртуальный, причем приемная антенна виртуального канала "движется" относительно реальной антенны с радиальной скоростью Vга, а реальные измерительные операции в виртуальном канале заменены расчетными операциями, проводимыми с учетом эффекта Доплера.A method for determining the radial velocity of movement of a moving radio-electronic source with unknown parameters and a device for implementing it are known [Russia, patent No. 2211460 G01S 13/58, 11/10, 2003], based on the use of the Doppler effect, reception, selection and processing of received radio emission, its comparison in frequency with the reference and calculation of the radial velocity value based on the found frequency difference, reception and selection of the direct emission signal is carried out by a quasi-two-channel receiving device, in which one channel is real and the second channel is virtual, wherein the receiving antenna of the virtual channel "moves" relative to the real antenna with a radial velocity V ga , and the real measuring operations in the virtual channel are replaced by calculation operations carried out taking into account the Doppler effect.
Данный способ обеспечивает измерение скорости движения ИРИ, но не предполагает накопления частоты Доплера за определенный промежуток времени, введу этого невозможно определить тип траектории движения ИРИ.This method provides measurement of the speed of movement of the RES, but does not involve accumulation of the Doppler frequency over a certain period of time, due to which it is impossible to determine the type of trajectory of movement of the RES.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения курсового угла движения источника зондирующих сигналов [Россия, патент №2545068, G01S 3/80, 2015], основанный на том, что определение изменения курсового угла движения цели относительно неподвижного гидроакустичего приемника осуществляются по накопленным принятым сигналам.The closest in technical essence to the proposed method is the method for measuring the course angle of movement of a source of probing signals [Russia, patent No. 2545068, G01S 3/80, 2015], based on the fact that the determination of the change in the course angle of movement of a target relative to a stationary hydroacoustic receiver is carried out based on the accumulated received signals.
Недостатком указанного способа является то, что вычисления изменения скорости объекта и курсового угла введутся в моменты времени приема сигналов, в результате чего возникают значительные погрешности измерений, и как следствие нельзя точно определить траекторию движения объекта.The disadvantage of this method is that the calculations of the change in the object's speed and course angle are introduced at the moments of signal reception, resulting in significant measurement errors, and as a consequence, it is impossible to accurately determine the trajectory of the object's movement.
Цель изобретения - обеспечение возможности определения типа замкнутой траектории движения ИРИ за определенный период времени на основе анализа изменения доплеровских сдвигов частоты ИРИ.The purpose of the invention is to provide the ability to determine the type of closed trajectory of the movement of the RES over a certain period of time based on an analysis of the change in the Doppler frequency shifts of the RES.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Техническим результатом изобретения является определение типа замкнутой траектории движения ИРИ путем анализа изменений доплеровских сдвигов частоты ИРИ за определенный период времени.The technical result of the invention is the determination of the type of closed trajectory of the IRI movement by analyzing changes in the Doppler frequency shifts of the IRI over a certain period of time.
Сущность способа заключается в том, что на основании анализа изменений параметра сигнала (доплеровского сдвига частоты) оператор определяет тип замкнутой траектории движения ИРИ в условиях неполноты сведений о типе объекта контроля и ведения радиотехнического контроля с одной позиции.The essence of the method is that, based on the analysis of changes in the signal parameter (Doppler frequency shift), the operator determines the type of closed trajectory of the movement of the radio-electronic equipment in conditions of incomplete information about the type of the control object and the conduct of radio-technical control from one position.
Технический результат достигается путем анализа накопленных значений доплеровских сдвигов частоты в запоминающем устройстве средства радиотехнического контроля.The technical result is achieved by analyzing the accumulated values of Doppler frequency shifts in the storage device of the radio control device.
Технический результат данного технического решения проявляется в следующих возможностях:The technical result of this technical solution is manifested in the following possibilities:
- оценка типа траектории ИРИ и измерение основных параметров ИРИ;- assessment of the type of trajectory of the IRI and measurement of the main parameters of the IRI;
- однопозиционное измерение типа траектории ИРИ.- single-position measurement of the trajectory type of the IRI.
Предлагаемый способ определения траектории движения ИРИ заключается в следующем.The proposed method for determining the trajectory of the IRI movement is as follows.
Запоминающее устройство средства радиотехнического контроля производит накопление параметров принятых сигналов за определенный промежуток времени. Оператор средства радиотехнического контроля производит анализ изменений значений доплеровских сдвигов частоты, что позволяет ему определить тип замкнутой траектории движения ИРИ.The storage device of the radiotechnical control facility accumulates the parameters of the received signals for a certain period of time. The operator of the radiotechnical control facility analyzes the changes in the values of the Doppler frequency shifts, which allows him to determine the type of closed trajectory of the IEE movement.
Рассмотрим случай движения ИРИ по круговой траектории. На фиг. 1 изображено движение ИРИ по круговой траектории.Let us consider the case of the movement of the IEE along a circular trajectory. Fig. 1 shows the movement of the IEE along a circular trajectory.
Доплеровский сдвиг частоты радиосигнала определяется известным выражением [Кологривов В.Н. Эффект Доплера в классической физике. М: МФТИ. 2012]:The Doppler shift of the radio signal frequency is determined by the well-known expression [Kologrivov V.N. The Doppler Effect in Classical Physics. Moscow: Moscow Institute of Physics and Technology. 2012]:
где λ - длина волны радиоизлучения, Vr - радиальная составляющая вектора скорости ИРИ.where λ is the wavelength of radio emission, V r is the radial component of the velocity vector of the radio emission.
Ограничимся достаточно распространенным случаем, когда дальность до ИРИ (D) намного больше диаметра траектории (R), т.е. D>>R, тогда, учитывая свойство касательной к окружности, угол в можно определить как:Let us limit ourselves to a fairly common case, when the range to the IRI (D) is much greater than the diameter of the trajectory (R), i.e. D>>R, then, taking into account the property of the tangent to the circle, the angle in can be determined as:
где α - угол поворота ИРИ в текущий момент времени по круговой траектории, относительно заранее выбранного начала отсчета. Тогда доплеровский сдвиг частоты ИРИ будет определяться следующим выражением:where α is the angle of rotation of the RES at the current moment of time along a circular trajectory, relative to a pre-selected reference point. Then the Doppler shift of the RES frequency will be determined by the following expression:
Если принять, что частота ИРИ не изменяется во время полета и скорость слабо меняется во процессе полета, то можно обозначить тогда If we assume that the frequency of the IRI does not change during the flight and the speed changes slightly during the flight, then we can designate Then
Таким образом, в случае движения ИРИ по круговой траектории доплеровский сдвиг частоты ИРИ модулируется множителем sin(α). Время, затрачиваемое ИРИ на пролет по круговой траектории, можно определить, используя свойство периодичности множителя sin(α).Thus, in the case of the RES moving along a circular trajectory, the Doppler shift of the RES frequency is modulated by the multiplier sin(α). The time spent by the RES to fly along a circular trajectory can be determined using the periodicity property of the multiplier sin(α).
На фиг. 2 приведен схематический вид графического отображения выведенной зависимости доплеровского сдвига частоты ИРИ при движении по круговой траектории.Fig. 2 shows a schematic view of the graphical display of the derived dependence of the Doppler shift of the IRI frequency when moving along a circular trajectory.
Период ΔТоб., определяемый периодичностью множителя sin(α) в законе изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ, является временем, которое затрачивает ИРИ на пролет по круговой траектории.The period ΔT rev. , determined by the periodicity of the sin(α) multiplier in the law of change of the Doppler shift of the IRI frequency, is the time that the IRI spends on flying along a circular trajectory.
Таким образом, существует возможность на основе оценки изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ сделать вывод о типе траектории и оценить временные и геометрические параметры движения. Методика анализа изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ может заключаться в корреляционном сравнении распределения измеренных значений доплеровской добавки с шаблонами - специально сформированными распределениями значений, промодулированных sin(α), с различными временными параметрами.Thus, it is possible to draw a conclusion about the type of trajectory and estimate the time and geometric parameters of the motion based on the assessment of the change in the Doppler shift of the IEE frequency. The method for analyzing the change in the Doppler shift of the IEE frequency may consist of a correlation comparison of the distribution of measured values of the Doppler additive with templates - specially formed distributions of values modulated by sin(α), with different time parameters.
Далее рассмотрим случай движения ИРИ по траектории, имеющей эллиптический вид, при этом траектория не является строго эллипсом, но для краткости данную траекторию будем называть эллиптической. На фиг. 3 представлено движение ИРИ по эллиптической траектории.Next, we will consider the case of the IRI movement along a trajectory that has an elliptical shape, while the trajectory is not strictly an ellipse, but for brevity we will call this trajectory elliptical. Fig. 3 shows the movement of the IRI along an elliptical trajectory.
Участкам траектории А - В и D - С дадим наименования - протяженные участки эллиптической траектории (протяженные участки), определяющими геометрическими параметрами являются длина - d и угол θ - угол между главной осью эллиптической траектории и линией, соединяющей средство РТК и геометрический центр (О). Участкам В-С и А-D дадим наименования - круговые участки эллиптической траектории (круговые участки), определяющим геометрическим параметром является R - радиус кривизны траектории на данном участке.We will name the sections of the trajectory A - B and D - C - extended sections of the elliptical trajectory (extended sections), the determining geometric parameters are the length - d and the angle θ - the angle between the main axis of the elliptical trajectory and the line connecting the RTK vehicle and the geometric center (O). We will name the sections B-C and A-D - circular sections of the elliptical trajectory (circular sections), the determining geometric parameter is R - the radius of curvature of the trajectory on this section.
Ограничимся часто встречающимся случаем, когда дальность до ИРИ намного больше длинны протяженных участков траектории и радиуса кривизны на круговом участке, т.е. D>>d, R.Let us limit ourselves to a frequently encountered case, when the range to the IRI is much greater than the length of the extended sections of the trajectory and the radius of curvature on the circular section, i.e. D>>d, R.
Рассмотрим изменение доплеровского сдвига частоты ИРИ, перемещающегося по протяженным участкам траектории. При условии D>>d угол, определяющий радиальную составляющую скорости ИРИ относительно средства контроля, будет равен углу θ - углу между главной осью эллиптической траектории и линией, соединяющей средство контроля и геометрический центр (О), тогда доплеровский сдвиг частоты ИРИ будет иметь постоянное значение на данных участках и определяться следующим выражением:Let us consider the change in the Doppler frequency shift of the RES moving along extended sections of the trajectory. Under the condition D>>d, the angle defining the radial component of the RES velocity relative to the control means will be equal to the angle θ - the angle between the main axis of the elliptical trajectory and the line connecting the control means and the geometric center (O), then the Doppler frequency shift of the RES will have a constant value in these sections and will be determined by the following expression:
Рассмотрим изменение доплеровского сдвига частоты ИРИ, перемещающегося по круговым участкам траектории.Let us consider the change in the Doppler frequency shift of an ionizing radiation source moving along circular sections of its trajectory.
Значение доплеровского сдвига частоты будет определяться зависимостями, которые были рассмотрены ранее, а именно:The value of the Doppler frequency shift will be determined by the dependencies that were considered earlier, namely:
где угол α принимает значения, определяемые пространственным расположением траектории, от до where the angle α takes values determined by the spatial location of the trajectory, from to
В совокупности модель изменения доплеровского сдвига частоты при движении ИРИ по эллиптической траектории выглядит следующим образом:In total, the model of the change in the Doppler frequency shift when the IRI moves along an elliptical trajectory looks like this:
На фиг. 4 приведен схематический вид приведенной зависимости доплеровского сдвига частоты ИРИ.Fig. 4 shows a schematic view of the reduced dependence of the Doppler shift of the IRI frequency.
Значение Td определяет продолжительность движения ИРИ по протяженному участку, значение TR определяет продолжительность движения по круговому участку траектории, угол θ, характеризующий взаимное расположение эллиптической траектории и средства контроля, с точностью до модуля может быть определен следующим образом:The value of T d determines the duration of the movement of the RES along an extended section, the value of T R determines the duration of the movement along a circular section of the trajectory, the angle θ, which characterizes the relative position of the elliptical trajectory and the control means, can be determined with an accuracy of up to a module as follows:
Таким образом, на основе полученной модели изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ в случае движения по эллиптической траектории, существует возможность оценки временных и геометрических параметров эллиптической траектории движения ИРИ.Thus, based on the obtained model of the change in the Doppler shift of the IRI frequency in the case of movement along an elliptical trajectory, it is possible to estimate the time and geometric parameters of the elliptical trajectory of the IRI movement.
Сравнивая предложенный способ с прототипом и аналогами, а также результатов поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа, показали, что в общедоступных источниках информации они отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».Comparing the proposed method with the prototype and analogues, as well as the results of searching for known technical solutions in this and related fields of technology in order to identify features that coincide with the distinctive features of the claimed method, it was shown that they are absent from publicly available sources of information. Consequently, the claimed invention meets the criterion of "novelty" and "inventive step".
Наличие соответствующей элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ с достижением указанного результата обуславливают «Промышленную применимость» данного способа.The presence of the corresponding element base, on the basis of which devices can be made that implement this method with the achievement of the specified result, determines the “Industrial applicability” of this method.
Предложенный способ на основе оценки изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ позволяет определять тип траектории, временные и геометрические параметры движения ИРИ.The proposed method, based on the assessment of the change in the Doppler frequency shift of the RES, allows determining the type of trajectory, time and geometric parameters of the RES movement.
Claims (1)
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2023128845A RU2023128845A (en) | 2025-05-07 |
| RU2840399C2 true RU2840399C2 (en) | 2025-05-22 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3996590A (en) * | 1961-02-02 | 1976-12-07 | Hammack Calvin M | Method and apparatus for automatically detecting and tracking moving objects and similar applications |
| RU2211460C2 (en) * | 2001-01-09 | 2003-08-27 | Климин Валентин Васильевич | Method determining radial velocity of movement of traveling radio radiation source with unknown parameters and device for its realization |
| RU2545068C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals |
| RU2015103102A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-20 | Анатолий Борисович Атнашев | METHOD FOR FORECASTING A STAR OBJECT TRAJECTORY |
| RU2687240C1 (en) * | 2018-07-11 | 2019-05-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar |
| RU2805152C1 (en) * | 2023-04-03 | 2023-10-11 | Александр Александрович Омельшин | Method for estimating linear speed of mobile object using single-position passive radar equipment outside zone of direct radio visibility |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3996590A (en) * | 1961-02-02 | 1976-12-07 | Hammack Calvin M | Method and apparatus for automatically detecting and tracking moving objects and similar applications |
| RU2211460C2 (en) * | 2001-01-09 | 2003-08-27 | Климин Валентин Васильевич | Method determining radial velocity of movement of traveling radio radiation source with unknown parameters and device for its realization |
| RU2545068C1 (en) * | 2013-12-11 | 2015-03-27 | Открытое акционерное общество "Концерн "Океанприбор" | Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals |
| RU2015103102A (en) * | 2015-01-30 | 2016-08-20 | Анатолий Борисович Атнашев | METHOD FOR FORECASTING A STAR OBJECT TRAJECTORY |
| RU2687240C1 (en) * | 2018-07-11 | 2019-05-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method of determining parameters of movement and trajectories of aerial objects during semi-active bistatic radar |
| RU2805152C1 (en) * | 2023-04-03 | 2023-10-11 | Александр Александрович Омельшин | Method for estimating linear speed of mobile object using single-position passive radar equipment outside zone of direct radio visibility |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Теоретические и физические основы радиолокации и специального мониторинга : учебник / Фомин А.Н., Тяпкин В.Н., Дмитриев Д.Д. [и др.]; под общ. ред. Ищука И.Н. - Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2016. - 292 с. Гл. 11, разд. 11.1.1., сс. 179-188. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11340332B2 (en) | Method and apparatus for processing radar data | |
| US10677914B1 (en) | Systems and methods for detecting buried objects | |
| US20100171649A1 (en) | Method of estimating the elevation of a ballistic projectile | |
| US11946998B2 (en) | Systems and methods for doppler-enhanced radar tracking | |
| EP3141925A1 (en) | Radar device | |
| US6806828B1 (en) | Passive range and angle measurement system and method | |
| EP2656104A1 (en) | Method and device for monitoring variations in terrain | |
| US10690745B2 (en) | Methods and systems for pulse association of agile emitters | |
| US11035953B2 (en) | Radar apparatus | |
| US11971472B2 (en) | Method for determining an ego-velocity estimated value and an angle estimated value of targets | |
| US12247832B2 (en) | Method of estimating target height by detection device | |
| US11892557B2 (en) | Radar device | |
| US12210088B2 (en) | Radar device | |
| Abratkiewicz et al. | Radar signal parameters estimation using phase accelerogram in the time-frequency domain | |
| CN114859337B (en) | Data processing method, device, electronic device, and computer storage medium | |
| RU2840399C2 (en) | Method of determining type of closed trajectory of movement of radio-frequency sources | |
| RU2562616C1 (en) | Method of acquiring radio information and radio system therefor | |
| RU2549192C1 (en) | Target recognition method (versions) | |
| JP2013178206A (en) | Target motion prediction apparatus and target motion prediction method | |
| US10114108B2 (en) | Positioning apparatus | |
| RU2514154C1 (en) | Method for recognition of false targets caused by self-generated noise of mobile carrier | |
| RU2612201C1 (en) | Method of determining distance using sonar | |
| RU2392639C1 (en) | Method for measurement of missile initial speed and device for its implementation | |
| JP2008304329A (en) | measuring device | |
| US20250138175A1 (en) | Methods and systems for processing radar signals to determine relative position and motion of nearby objects |