Радиостроение. 2015; : 1-12
Синхронизатор для макета распределенной РЛС метрового диапазона
Аннотация
Список литературы
1. Черняк В.С. О новых и старых идеях в радиолокации: MIMO РЛС // Успехи современной радиоэлектроники. 2011. № 2. С. 5 - 20 .
2. Зарецкий С.В., Арешин Я.О., Зданович Ю.А. Экспериментальная проверка принципов распределенной радиолокации // 17-я МНТК «Радиолокация, навигация, связь»: тез. докл. Т. 3. Воронеж, 2011. С. 1718-1727 .
3. Чапурский В.В. Избранные задачи теории сверхширокополосных радиолокационных систем. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 279 с .
4. Федоров И.Б., Крючков И.В., Нефедов С.И., Слукин Г.П. Возможности и особенности построения нового поколения информационных систем на основе принципов когерентной малобазовой радиолокации // Вестник МГТУ им. Н . Э . Баумана . Сер . Приборостроение . 2009. Спец . вып . С . 28 - 40.
5. Piester D., Rost M., Fujieda M., Feldmann T., Bauch A. Remote Atomic Clock Synchronization via Satellites and Optical Fibers // Advances in Radio Science. 2011. Vol. 9. P. 1-7. DOI: 10.5194/ars-9-1-2011
6. Крючков И.В., Нефедов С.И., Филатов А.А. Аппроксимация шкал времени в пространственно-когерентных многопозиционных РЛС с кооперативным приемом // 6-я ВНТК «Радиолокация и радиосвязь»: сб. докл. Т. 2. М., 2012. С. 298-302.
7. Крючков И.В., Филатов А.А. Синхронизация подвижных модулей распределенных радиолокационных комплексов // Инженерный журнал: наука и инновации . 2012. № 8. Режим доступа:http :// engjournal . ru / catalog / pribor / radio /316. html (дата обращения 01.02.2015).
8. Крючков И.В., Нефедов С.И., Сапонов А.В., Филатов А.А. Принципы построения синхронизатора распределенной РЛС // Радиотехника. 2013. № 11. С. 59-63.
9. Крючков И.В., Нефедов С.И., Сапонов А.В., Филатов А.А. Синхронизация шкал времени в малобазовых распределенных РЛС // Радиотехника. 2013. № 11. С. 69-74.
10. Лебедев В.Ю., Корниенко В.Г., Танцай П.И. Пространственная погрешность шкал времени разнесенных наземных измерительных пунктов при использовании локальной системы синхронизации // 17-я МНТК «Радиолокация, навигация, связь»: тез. докл. Т. 3. Воронеж, 2011. С. 2137-2145.
11. Fujieda M., Maeno H., Piester, D., Bauch A., Yang S.H., Suzuyama T., Tseng W.H., Huanxin L., Gao Y., Achkar J., Rovera D. Impact of the transponder configuration on the Asia-Europe TWSTFT network // 2011 Joint Conference of the IEEE International Frequency Control and the European Frequency and Time Forum (FCS), San Fransisco. IEEE Publ. , 2011. P . 1-6. DOI :10.1109/ FCS .2011.5977786
12. Крючков И.В., Сапонов А.В., Филатов А.А. Экспериментальная отработка когерентного разнесенного приема в распределенной РЛС воздушного базирования // ВНТК «Радиооптические технологии в приборостроении»: тез. докл. Туапсе, 2014. С. 108-110.
13. Namin F., Petko J.S., Werner D.H. Analysis and design optimization of robust aperiodic micro-UAV swarm-based antenna arrays // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol . 60, n o . 5. P . 2295-2308. DOI :10.1109/ TAP .2012.2189715
14. Слукин Г.П., Чапурский В.В. Пространственно-многоканальные РЛС большой дальности с высокой разрешающей способностью // Радиотехника. 2013. № 11. С. 24 - 34.
15. Крючков И.В., Нефедов И.С., Филатов А.А., Сапонов А.В. Синхронизатор для экспериментальной распределенной РЛС метрового диапазона // 20-я международная НТК «Радиолокация, навигация, связь»: тез. докл. Т. 3. Воронеж, 2014. C. 1599-1604.
Radio Engineering. 2015; : 1-12
Synchronizer for Meter Range Distributed Radar Prototype
Abstract
One of the problems of a spatially coherent distributed radar is to form a single timescale of the system for cooperative echo signals processing received by different modules, and synchronize operation of spaced modules. This paper considers a method to design a synchronizer that allows us to solve these problems.
Modules cannot be clocked from common reference oscillator (RO) due to spacing therefore there is a separate RO in each module. Inexpensive commercially available quartz oscillators with long-term frequency instability of the order of 10-5…10-6 may be used as reference oscillators for surveillance meter range radar. To simplify the hardware reference oscillators operate in the free vibration mode. Thus several independent time scales are formed in the system. These time scales will be collated using special synchronization signals during system operation and their differences will be assessed.
A problem of synchronous control of module devices arises for distributed system. It is expected that device settings may be quickly changed during system operation. This requires the simultaneously transmitting control commands for configuration devices (sub-modules) from the central processing station using synchronization channel. To reduce requirement for communication there is a separate synchronizer in each module. Algorithms of synchronization signals and control commands output are loaded in these synchronizers beforehand. Central processing station sends only small pieces of data during system operation. These data fragments used for rapid device configuration according to previously loaded program. Synchronous operation of the system is achieved by the simultaneous launch of synchronizers and keeping strict between the signals.
Synchronization system described in the article successfully is implemented in spatially coherent distributed radar prototype, developed by BMSTU NIIRET. Experimentation showed that designed equipment enables to achieve potential synchronization accuracy equal to 5…8 ns using communication channel bandwidth of 1MHz and quartz oscillators long-term frequency instability of the order of 10-5. Achieved accuracy is enough for operation of surveillance meter range spatially coherent distributed radar. Scientific innovation is the proposed cycle synchronization method, which consists in software-algorithmic comparison of distributed radar time scales. The new synchronization principle allowed to use relatively simple technical solutions for distributed radar prototyping.
References
1. Chernyak V.S. O novykh i starykh ideyakh v radiolokatsii: MIMO RLS // Uspekhi sovremennoi radioelektroniki. 2011. № 2. S. 5 - 20 .
2. Zaretskii S.V., Areshin Ya.O., Zdanovich Yu.A. Eksperimental'naya proverka printsipov raspredelennoi radiolokatsii // 17-ya MNTK «Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz'»: tez. dokl. T. 3. Voronezh, 2011. S. 1718-1727 .
3. Chapurskii V.V. Izbrannye zadachi teorii sverkhshirokopolosnykh radiolokatsionnykh sistem. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2012. 279 s .
4. Fedorov I.B., Kryuchkov I.V., Nefedov S.I., Slukin G.P. Vozmozhnosti i osobennosti postroeniya novogo pokoleniya informatsionnykh sistem na osnove printsipov kogerentnoi malobazovoi radiolokatsii // Vestnik MGTU im. N . E . Baumana . Ser . Priborostroenie . 2009. Spets . vyp . S . 28 - 40.
5. Piester D., Rost M., Fujieda M., Feldmann T., Bauch A. Remote Atomic Clock Synchronization via Satellites and Optical Fibers // Advances in Radio Science. 2011. Vol. 9. P. 1-7. DOI: 10.5194/ars-9-1-2011
6. Kryuchkov I.V., Nefedov S.I., Filatov A.A. Approksimatsiya shkal vremeni v prostranstvenno-kogerentnykh mnogopozitsionnykh RLS s kooperativnym priemom // 6-ya VNTK «Radiolokatsiya i radiosvyaz'»: sb. dokl. T. 2. M., 2012. S. 298-302.
7. Kryuchkov I.V., Filatov A.A. Sinkhronizatsiya podvizhnykh modulei raspredelennykh radiolokatsionnykh kompleksov // Inzhenernyi zhurnal: nauka i innovatsii . 2012. № 8. Rezhim dostupa:http :// engjournal . ru / catalog / pribor / radio /316. html (data obrashcheniya 01.02.2015).
8. Kryuchkov I.V., Nefedov S.I., Saponov A.V., Filatov A.A. Printsipy postroeniya sinkhronizatora raspredelennoi RLS // Radiotekhnika. 2013. № 11. S. 59-63.
9. Kryuchkov I.V., Nefedov S.I., Saponov A.V., Filatov A.A. Sinkhronizatsiya shkal vremeni v malobazovykh raspredelennykh RLS // Radiotekhnika. 2013. № 11. S. 69-74.
10. Lebedev V.Yu., Kornienko V.G., Tantsai P.I. Prostranstvennaya pogreshnost' shkal vremeni raznesennykh nazemnykh izmeritel'nykh punktov pri ispol'zovanii lokal'noi sistemy sinkhronizatsii // 17-ya MNTK «Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz'»: tez. dokl. T. 3. Voronezh, 2011. S. 2137-2145.
11. Fujieda M., Maeno H., Piester, D., Bauch A., Yang S.H., Suzuyama T., Tseng W.H., Huanxin L., Gao Y., Achkar J., Rovera D. Impact of the transponder configuration on the Asia-Europe TWSTFT network // 2011 Joint Conference of the IEEE International Frequency Control and the European Frequency and Time Forum (FCS), San Fransisco. IEEE Publ. , 2011. P . 1-6. DOI :10.1109/ FCS .2011.5977786
12. Kryuchkov I.V., Saponov A.V., Filatov A.A. Eksperimental'naya otrabotka kogerentnogo raznesennogo priema v raspredelennoi RLS vozdushnogo bazirovaniya // VNTK «Radioopticheskie tekhnologii v priborostroenii»: tez. dokl. Tuapse, 2014. S. 108-110.
13. Namin F., Petko J.S., Werner D.H. Analysis and design optimization of robust aperiodic micro-UAV swarm-based antenna arrays // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 2012. Vol . 60, n o . 5. P . 2295-2308. DOI :10.1109/ TAP .2012.2189715
14. Slukin G.P., Chapurskii V.V. Prostranstvenno-mnogokanal'nye RLS bol'shoi dal'nosti s vysokoi razreshayushchei sposobnost'yu // Radiotekhnika. 2013. № 11. S. 24 - 34.
15. Kryuchkov I.V., Nefedov I.S., Filatov A.A., Saponov A.V. Sinkhronizator dlya eksperimental'noi raspredelennoi RLS metrovogo diapazona // 20-ya mezhdunarodnaya NTK «Radiolokatsiya, navigatsiya, svyaz'»: tez. dokl. T. 3. Voronezh, 2014. C. 1599-1604.
