Способ измерения пеленга подвижного объекта и устройство для его осуществления
Изобретение относится к радионавигации , повышает быстродействие измерений . Устройство, реализующее данный способ, содержит передатчик 1, передающие антенны (А) 2 и 3, приемную А 4, линейный поляризационный разделитель.(ЛИР) 5, амплитуднофазовый дискриминатор (АФД) 6 и вычислитель 7. Н а подвижном объекте суммарная электромагнитная волна полностью принимается всеполяризованной А 4 и поступает на ЛПР 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осям плеч прямоугольньк волноводов и ориентированных под углом & 45° к плоскости измерений. ЛПР 5 разделяет эту волну на две ортогональные по поляризации электромагнитные волны, которые поступают на входы АФД 6. С выхода АФД 6 сигнал поступает на вычислитель 7, где производится операция расчета пеленга подвижного объекта. Цель достигается введением ЛПР 5 и АФД 6, обеспечивающих . одновременное излзгчение электромагнитных волн и их ортогональные поляризации . 2 с.п.ф-лы, 1 ил. сл с ю (У1 о ее
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51) 4 G 01 S 3/02
ГССУДАРСТ8ЙННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3848713/24-09 (22) 29.01.85 (46) 15.08.86. Бюл. В 30 (71) Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники (72) Н.Н. Бадулин и В.Л. Гулько (53) 621.396.96(088.8) (56) Астафьев Г.П. и др. Радиотехнические средства навигации летательных аппаратов. — M.: Сов. радио, 1962, с. 319. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЕЛЕНГА ПОДВИЖ-
НОГО ОБЪЕКТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к радионавигации, повышает быстродействие измерений. Устройство, реализующее данный способ, содержит передатчик
1, передающие антенны (А) 2 и 3, приемную А 4, линейный поляризационный
„„Я0„„1251ООЗ А 1 разделитель {JIIIP) 5, амплитуднофазовый дискриминатор (АФД} 6 и вычислитель 7. На подвижном объекте суммарная электромагнитная волна полностью принимается всеполяризованной А 4 и поступает на ЛПР 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и ориентировано ных под углом @ = 45 к плоскости измерений. ЛПР 5 разделяет эту волну на две ортогональные по поляризации электромагнитные волны, которые поступают на входы АФД 6. С выхода АФД 6 сигнал поступает на вычислитель 7, где производится операция расчета пеленга подвижного объекта. Цель достигается введением
ЛПР 5 и АФД 6, обеспечивающих . одновременное излучение электромагнитных волн и их ортогональные поляризации. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.
1251003
Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в радионавигационных системах для решения задач определения местоположения подвижных объектов.
Цель изобретения — повышение быстродействия измерений„
На чертеже представлена структурная электрическая. схема устройства реализующего данный способ. 10
Устройство содержит передатчик 1,передающие антенны 2 и 3,приемную антенну
4, линейный поляризационный раздели.:тель ЛПР 5, амплитудно-фазовый дискриминатор (АФД) 6, вычислитель 7. t5
Устройство работает следующим образом.
Пусть излучаемые передающими антеннами 2 и 3 электромагнитные вол-ны поляризованы ортогонально эллипти- 2О чески с равными амплитудами, фазами и длинами волн, векторы Джонса которых в декартовом поляризационном базисе на нулевом направлении, совпадающем с перпендикуляром к базе 25 выражается следующим образом: где E. — угол эллиптичности излучаемых электромагнитньм.волн.
Предположим, что расстояние от передающих антенн 2 и 3,. излучающих электромагнитные волны до подвижного объекта велико, следовательно З фазовый фронт волны можно считать плоским. Тогда на направлении, соответствующем направлению, векторы Джонса излучаемых волн имеют вид:
E . .= Cos О со Ь Е + Cos О Si v E e .!с л P
45 —. S.п 9 5 и Š— 5in G oS Е f
) LP
SisBCoSE ь,у, @, Яе У
4Ь Г
3(- osд Sihб+СоЗВCSQ Е
2 Tld где ду = з г < (2) (3!
С выходов плеч ЛПР 5 сигналы, описываемые аналитическими выражениями (2) и (3), поступают на входы
АФД 6. Причем сигнал . E поступает на вход разностного канала АФД.6, 55 а сигнал Е поступает на вход сумУ марного канала АФД 6. С помощью из" вестных соотношений находят амплитуды сигналов E „и E на входе АФД 6.
CoS E + J gi g e а Y
JSisFs Cosine
1 Со Я 2,!Ь пE 1 — фазовый сдвиг между передающими антеннами.
Вектор Джонса суммарной волны может быть представлен в виде:
На подвижном объекте суммарная электромагнитная волна, вектор
Джонса которой имеет вид (1}, пол.ностью принимается всеполяризованной
1приемной антенной 4 и поступает на
ЛПР 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и ориентированы под углом = 45 к плоскости измерений. ЛПР 5 разделяет поступающую суммарную электромагнитную волну на две ортогональные по поляризации электромагнитные вол-! ны. В этом случае сигналы на выходах, плеч ЛПР 5 определяются с помощью преобразовании: дМ
0 О1! Cos+ Si е Ср f+ Si>Яе
Я1пР сазе "3 Бп Е+ CosC e
CoS@ - п ) где c; g с, ;поляризационногo базиса, в котором записаны векторы Джонса излучаемых волн, в систему координат поляризацйонного разделителя.! 1 0 — оператор поляризатора 0 0 первого плеча линейного поляризационного разделителя; 0 0 — оператор поляризатора 1 второго плеча линейного поляризационного разделителя. После преобразований получают аналитические выражения для сигналов на выходе ЛПР 5 вида: 1251003 д Ч S(ol)= K tg -2 (9) 10 15 (2P — 2 9 4 х= 2E..у- ь г,А = J1 со5 ьм х (7) 20 А = 1+СоьЬР; ЗО ТГ г - = — -га х у (8) г =-!1- Sin Е соз 28 Sin gV — 51 n 29соз Ь (4) А = "+Sih 2Е Со5 2ОSinоЧ ° Sin29Со5ЬЧ У (5) 5 Из выражений (4) и (5) видно, что амплитуды сигналов Е„ и Е на У входе АФД 6 зависят не только от измеряемого параметра разности фаз. д,, но и от угла эллиптичности Е излучаемых электромагнит .ых волн и от угла ориентации собственной системы координат ЛПР относительно о плоскости измерений. При Е1 = 45 амплитуды и фазы сигналов E и F х на входе АФД 6 имеют вид: О Таким образом, при О = 45 амплитуды сигналов E u E зависят тольх у ко от измеряемого параметра разности 25 фаз а V принимаемых электромагнитных волн от первой и второй передающих антенн. Их разность фаз на входе АФД 6 определяется выражением: Для обеспечения нормальной работы АФД 6 необходимо, чтобы разность фаз между сигналами, поступающими на вход АФД 6 была равна 90, а амплитуды сигналов E„ E,, определялись выражениями (6) и (7). Из вы— ражения (8) видно, что для передающих антенн 2 и 3, излучающих ортогональ- но линейно поляризованные электромагнитные волны (Е = 0), — это условие выполняется. Если передающие антенны 2 и 3 излучают в общем случае ортогонально эллиптические поляризованные электромагнитные волны с эллиптичностью E то, как следует из выражения (8), их разность о фаз отличается от 90 на величину, равную удвоенному углу эллиптичности с излучаемых электромагнитных волн. В этом случае необходимо излучать электромагнитные волны с равной амплитудой и длиной волны, но с начальной разностью фаз, равной удвоенному углу эллиптичности После преобразования по частоте и усиления с учетом работы автоматической регулировки усиления и дополнительного фазового сдвига в разо ностном канале на 90, сигнал на выходе АФД 6 имеет вид: где K — коэффициент пропорциональности d. — угол между перпендикулятором к базе, образованной источниками электромагнитных волн и направлением на подвижный объект. С выхода АФД 6 сигнал поступает на вычислитель 7, где производится операция расчета пеленга подвижного объекта в соответствии с соотношением (9). Из выражения (9) видно, что сигнал на выходе АФД 6 зависит от направления. Причем крутизна этой зависимости и, соответственно, потенциальная точность измерений пеленга подвижного объекта определяется расстоянием d между источниками излучения электромагнитньх волн, а не габаритами приемной антенной систейы, что дает возможность использовать приемную антенну на подвижном объекте слабонаправленной. Формула и з обр ет ения 1. Способ измерения пеленга по- . движного объекта, основанный на излу-1 чении электромагнитных волн из двух точек с известными координатами, расположенных в плоскости измерений на расстоянии х1 друг от друга, причем длины, амплитуды и фазы излучаемых электромагнитных волн равны, приеме электромагнитных волн на подвижном объекте и измерении разности фаз ду принимаемых электромагнитных волн с последующим определением пеленга d подвижного объекта относительно нормали к середине линии, соединяющей точки излучений электромагнитных волн, по формуле <=- resin (д е 2Пд где A — длина волны, о т л и. ч а ю шийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, электромагнитные волны излучают одновременно, а поляризации излучаемых электромагнитных волн ортогональны. 1251003 Составитель В.Крапухин Техред Ц.Кадар Корректор Л.Пилипенко Редактор Л.Пчелинская Заказ 4406/42 Тираж 728 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 2. Устройство для измерения пеленга подвижного объекта, содержа) щее передатчик с подключенными к нему двумя передающими антеннами, расположенными в точках с известными координатами в плоскости измерений на расстоянии Д друг от друга, приемную антенну и вычислитель, расположенные на подвижном объекте, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,, с целью повышения быстродействия измерений, в него введены линейный поляризационный разделитель и амплитудно-фазовый дискриминатор, при этом вход линейного поляризационного разделителя подключен к выходу приемной антенны, два его выхода подключены к двум входам амплитуднофазового дискриминатора, выход которого подключен к входу вычислителя, причем приемная антенна всеполяризована, поляризации передающих антенн ортогональны, линейный поляри1О зационный разделитель ориентирован так, что плоскости поляризации волн, на которые он разделяет принимаемую волну, составляют угол 45 с плоскостью измерений.
