Устройство определения расстояния и направления до источника радиоизлучения

 

Использование: радиотехника, для определения расстояния до источника излучения и направления на него. Сущность изобретения: устройство для определения расстояния и направления до источника радиоизлучения содержит приемник 1, квадратор 2, оперативно - запоминающее устройство 3, суммарно - разностный блок 4, делитель 5, вычислитель дальности 6, вычислитель направления 7, инегратор 8, датчик скорости 9, датчик высоты 10, таймер 11. 9 - 8 - 11 - 1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 - 7, 11 - 3, 11 - 4, 11 - 5, 11 - 6, 10 - 7. 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при радиоизмерениях для определения расстояния до источника излучения и направления на него.

Известно устройство для определения расстояния и направления на источник излучения, которое содержит три приемника, разнесенных на фиксированное расстояние относительно друг друга в пространстве в направлении падения луча, два компаратора и вычислительный блок.

С выхода первого компаратора поступает отношение амплитуд, принятых первым и вторым приемниками, а с выхода второго компаратора отношение амплитуд первого и третьего приемников.

Из этих двух отношений в вычислительном блоке путем совместного решения двух трансцеидентных уравнений вида 1+ - cos (150°-Θ) 1+ - cos (150°-Θ) где I₁, I₂, I₃ значения, пропорциональные амплитудам первого, второго и третьего приемников; а расстояние между приемниками (первым, вторым и третьим), определяется расстояние (r) до источника и направление Θ на него.

Недостатком такого устройства является существенная ограниченность диапазона максимальных значений дальности, которые могут быть определены приемлемой точности.

Целью изобретения исключение этих недостатков.

Это достигается тем, что в устройство, содержащее таймер, выходы которого соответственно подключены к входам приемника, ОЗУ, делителя и вычислителя дальности, а к входу таймера подключен интегратор, на вход которого подключен датчик скорости, при этом выходы делителя подключены к входу вычислителя направления и к второму входу вычислителя дальности, а к выходу приемника последовательно подключены квадратор и ОЗУ, выход вычислителя дальности и выход вычислителя направления являются выходами устройства, введены датчик высоты и суммарно-разностный блок, к первому входу которого подключено ОЗУ, к второму входу таймер, а выход суммарно-разностного блока подключен к второму входу делителя, при этом выход датчика высоты подключен к второму входу вычислителя направления, к третьему входу которого подключен выход вычислителя дальности.

На фиг.1 показано взаимное расположение источника излучения и объекта с измерительным устройством в пространстве, в прямоугольной системе координат, в последовательные моменты времени по мере приближения приемника к источнику, где точка 0 (начало координат) положение источника излучения, точка 1 первое (исходное) положение устройства, точка 2 второе положение, точка 3 третье положение и т.д.

R₁ расстояние от точки 1 до источника 0; R₂ расстояние от точки 2 до источника 0; R_o расстояние от точки 3 до источника 0; R₄ расстояние от точки 4 до источника 0; R₅ расстояние от точки 5 до источника 0; точки 1', 2', 3', 4', 5' проекции точек 1, 2,5 на плоскость XOY; точки 1", 2", 3", 4" проекции точек 1', 2; 3', 4' на прямую, лежащую в плоскости XOY и образуемую пересечением плоскости, в которой лежат прямые 0-1 (R₁), 0-2 (R₂), 0-3 (R₀), 0-4 (R₄), 0-5 (R₅) с плоскостью XOY;
Δ расстояние между точками 1-2, 2-3, 3-4, 4-5;
α ' угол между направлением движения объекта с устройством и направлением на излучатель в плоскости 1-5-0-1";
h высота движения объекта над плоскостью XOY (расстояние между точками 1-1', 2-2', 3-3', 4-4', 5-5'.

прямые 0-1' (R₁'), 0-2' (R₂'), 0-3'(R_o'), 0-4' (R₄'), 0-5' (R₅') проекции соответственно R₁, R₂, R₀, R₄, R₅ на плоскость XOY;
α угол между прямой 1'-2'-3'-4'-5' и прямой R_o' (0-3'), т.е. угол между направлением движения объекта и направлением на излучатель в плоскости XOY (или параллельной ей, на высоте h) искомый истинный угол направления на излучатель.

На фиг.2 приведена функциональная схема устройства.

Устройство содержит приемник 1, квадратор 2, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 3, суммарно-разностный блок (ΣΔ) 4, делитель 5, вычислитель 6 дальности R, вычислитель 7 направления α на источник, интегратор 9, датчик 9 скорости, датчик 10 высоты, таймер 11.

Устройство работает следующим образом.

Дальность до источника 0 от точки 1 (см.фиг.1) на основании тригонометрических соотношений, касающихся решения косоугольных треугольников, может быть записана как
R₁² R_o² (2Δ)² 2 R_o(2Δ) cos(180^o α ') или
R₁² R_o² + (2Δ )² + 4 R_o Δcos α ' (1)
На том же основании для дальности от источника 0 до точки 5, можно записать
R₅² R_o² + (2Δ)² 4 R_o Δcos α ' (2)
Аналогично дальность от точки 2 до источника 0
R₂² R_o² + Δ² 2 R_o Δ cos (180^o α ') или
R₂² R_o² + Δ² + 2 R_oΔ cos α ' (3) и дальность до точки 4
R₄² R_o² + Δ² 2 R_oΔ cos α ' (4)
В положении 1 5 (см. фиг.1) в ОЗУ 3 по командам таймера 3 запоминаются значения квадратов амплитуд сигнала, соответствующего квадратам напряженности поля в этих положениях, равные
в точке 1 Е₁² Е₀² ˙R₁^-2;
в точке 2 Е₂² Е_o² ˙R₂^-2
в точке 4 Е₄² Е_o² ˙R₄^-2;
в точке 5 Е₅² Е_о² ˙R₅^-2 (5) где Е_о напряженность поля источника.

Положение точек 2 5 и т.д. где берутся отсчеты амплитуд, в каждом случае определяется конкретными требованиями решаемой практической задачи и задаются датчиком скорости 7, интегратором 8 и таймером 9.

По командам таймера из ОЗУ 3 в суммарно-разностный блок 4 поступают пары запомненных значений квадратов амплитуд сигналов, принятых соответственно в точках 1,5 и 2,4.

В суммарно-разностном блоке 4 определяются суммы и разности
Е₅² + Е₁²; Е₅² Е₁²; Е₄² + Е₂²; Е₄² Е₂²
Значения этих сумм и разностей поступают в делитель 5, где определяются отношения
C (6) D (7)
C/D Г
Полученные значения этих отношений поступают в вычислитель 6 расстояний R и вычислитель 7 направлений α
По введенным данным производится вычисления дальности и направлений.

Подставляя значения Е₁, Е₂, Е₄ и Е₅ из выражений (5) и значения R₁R₂ R₄ и R₅ из выражений (1) (4) в соотношения для С и Д получим
C 4
(9)
D 2
(10)
Следовательно, F C/D 2 (11) откуда R₀= 2Δ (12)
Значения F определяются в делителе 5 по данным, поступающим из суммарно-разностного блока 4.

На основании выражения 9 можно записать
F C + (13)
Из фиг.1 следует
R_o'= (R_o² h²)^1/2 (14) Обозначая проекцию R_o (см.фиг.1) на прямую 1-2-3-4-5 через Х, можем записать
Х R_о cos α ' Проекция R_o на прямую 1'-2'-3'-4'-5' равна ХR_o cos α откуда следует, что cosα cosαʹ
Подставляя значения R_o из выражения (14) и разделив на R_о числитель и знаменатель, получим
cosα 1 cosαʹ
(15) или
α arccos1 cos
(16) С учетом значения cos α '
α arccos1 C1/4 +
(17) Таким образом, по значениям F C/D, где С и D выражены через Е₁, Е₂, Е₄, Е₅ из выражений (6) и (7), в вычислителе 6 определяется дальность R_oв соответствии с соотношением (12), а в вычислителе 7 определяется направление α по соотношению (17). Входящее в соотношение значение R_опоступает в вычислитель 7 направления α из вычислителя 6 дальности R.

Значение Δ входящее в выражения (12) и (17) для вычисления R_oи α определяется интегратором 8 и таймером 11 по данным датчика скорости 9.

Значение h, входящее в выражение (17), поступает из датчика высоты 10 в вычислитель 7 направления α
Следовательно, по командам таймера 11 производится выборка и запоминание в ОЗУ 3 квадратов амплитуд принимаемых сигналов.

Выборка мгновенных значений амплитуд принимаемых сигналов производится непрерывно, с темпом, задаваемым таймером 11.

Затем происходит попарная передача запомненных значений квадратов амплитуд, соответствующих интервалам, кратным Δ, из ОЗУ 3 в суммарно-разностный блок 4, откуда значения соответствующих сумм и разностей квадратов амплитуд поступает в делитель 5.

Результаты деления поступают в блоки вычислителя 6 дальности R и вычислителя 7 направления α где вычисляются соответствующие значения R_o и α и после их усреднения по всему объему выборки, определяемому командами таймера 11, поступают на выход устройства.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССТОЯНИЯ И НАПРАВЛЕНИЯ ДО ИСТОЧНИКА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее приемник и делитель, отличающееся тем, что введены последовательно соединенные датчик скорости перемещения объекта, интегратор, таймер и суммарно-разностный блок, выход которого соединен с первым входом делителя, последовательно соединенные квадратор и оперативное запоминающее устройство, выход которого соединен с вторым входом суммарно-разностного блока, а вход квадратора подключен к выходу приемника, вычислитель дальности, вычислитель направления и датчик высоты, выход которого соединен с вторым входом вычислителя направления, третий вход которого соединен с выходом вычислителя дальности, первый вход которого соединен с вторым выходом делителя, а вход вычислителя направления соединен с первым выходом делителя, выходы таймера соединены с соответствующими входами приемника, делителя, вычислителя дальности и оперативного запоминающего устройства.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2