Способ однозначного пеленгования источника радиосигнала и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к радиопеленгации и может быть использовано в системах определения местоположения источников радиоизлучения. В способе пеленгования, включающем прием радиосигнала с помощью четырех ненаправленных антенн, три из которых образуют кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами β, а четвертая расположена в центре, и измерение разностей фаз между сигналами, принятыми каждой из трех и четвертой антеннами, согласно изобретению, выбирают максимальную разность фаз, определяют сумму всех измеренных разностей фаз, и, в случае ненулевого значения полученной суммы, корректируют максимальную разность фаз и, используя полученные значения разностей фаз, однозначно определяют азимут Θ и угла места β источника радиосигнала, минимальное значение длины волны которого превышает β. В устройство, реализующее способ однозначного пеленгования и содержащее четыре ненаправленные антенны, четыре радиоприемных блока, три измерителя разности фаз, согласно изобретению, введены компаратор, блок коррекции разностей фаз и блок вычисления пеленга. Достигаемым техническим результатом является повышение точности однозначного пеленгования источников радиоизлучения не менее чем на 42%. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в системах определения местоположения источников радиоизлучения.

Известен способ однозначного пеленгования источника радиосигнала, включающий прием радиосигнала с помощью четырех идентичных ненаправленных антенн, расположенных в плоскости пеленгования в вершинах квадрата с длиной стороны b, причем положение первой, второй, третьей и четвертой антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр квадрата под углами 0, радиан соответственно, поочередное или одновременное измерение разностей фаз между сигналами, принятыми двумя парами антенн, расположенными на диагоналях квадрата, и определение угла прихода радиосигнала в плоскости пеленгования (азимута) Θ и угла прихода радиосигнала в плоскости, перпендикулярной плоскости пеленгования, (угла места) β по формулам: где ϕ₁₃(ϕ₂₄) - разность фаз между сигналами, принятыми первой и третьей (второй и четвертой) антеннами; d - расстояние между антеннами каждой пары (база); λ - длина волны радиосигнала, минимальное значение которой λ_min превышает 2d [1. O.B. Белавин, М.В. Зерова. Современные средства радионавигации. - М.: Сов. радио, 1965, с. 48-53].

Известно устройство однозначного пеленгования источника радиосигнала, содержащее четыре последовательно соединенных идентичных ненаправленных антенн и радиоприемных блоков, два блока измерения разности фаз и блок вычисления пеленга, причем выходы двух пар радиоприемных блоков соответственно соединены с парами входов двух блоков измерения разности фаз, выходы которых соединены с входами блока вычисления пеленга, два выхода которого являются выходами азимута Θ и угла места β источника радиосигнала, причем третий вход блока вычисления пеленга является входом длины волны радиосигнала [2. Заявка Великобритании 2076152, кл. G 01 S 3/74, 1981].

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность пеленгования, что обусловлено малой по сравнению с длиной волны радиосигнала базой Увеличение базы приводит к неоднозначности измерения разности фаз между принятыми парой антенн сигналами и, следовательно, к неоднозначности пеленгования. Кроме того малые расстояния между соседними антеннами приводят к наличию взаимного влияния между антеннами, следствием чего является искажение структуры электромагнитного поля радиосигнала в точках размещения антенн, приводящие к дополнительному снижению точности пеленгования.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному способу является способ однозначного пеленгования источника радиосигнала, включающий прием радиосигнала с помощью четырех идентичных ненаправленных антенн, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая - размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, радиан соответственно, одновременное или поочередное измерение трех разностей фаз ϕ_к (к=1, 2 и 3) между сигналами, принятыми каждой из трех антенн антенной решетки, и сигналом, принятым четвертой антенной, формирование графика синусоидальной зависимости разностей фаз от углового положения точек приема путем аппроксимации измеренных значений разностей фаз ϕ_к и определение точек пересечения синусоидной нулевой оси, усредненное угловое положение которых относительно опорного направления однозначно соответствует азимуту Θ источника радиосигнала, минимальное значение длины волны которого превышает [3. Патент США 4160252, кл. G 01 S 3/48, 1979 (прототип способа и устройства)].

Устройство для осуществления данного способа однозначного пеленгования содержит четыре идентичные ненаправленные антенны, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая - размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, радиан соответственно, четыре радиоприемных блока, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, три блока измерения разности фаз, первые входы которых соединены с выходами первых, второго и третьего радиоприемных блоков соответственно, а объединенные вторые входы - с выходом четвертого радиоприемного блока, последовательно соединенные блоки формирования синусоиды и вычисления пеленга, причем три входа блока формирования синусоиды соединены с выходами трех блоков измерения разности фаз соответственно, а выход блока вычисления пеленга является выходом азимута Θ источника радиосигнала, минимальное значение длины волны которого превышает [3].

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность пеленгования, что обусловлено, во-первых, малой по сравнению с длиной волны радиосигнала базой во-вторых, погрешности аппроксимации синусоиды на основе измерения ряда ее дискретных значений (в данном случае - трех разностей фаз). Кроме того, малые (по сравнению с длиной волны) расстояния R между ближайшими антеннами четырехэлементной антенной решетки приводят к наличию взаимного влияния между антеннами, следствием чего является искажение структуры электромагнитного поля радиосигнала в точках размещения антенн, приводящие к дополнительному снижению точности пеленгования.

Увеличение базы и соответственно - расстояния между каждой из трех антенн антенной решетки и четвертой антенной согласно [3] неизбежно приводит к неоднозначности пеленгования источника радиосигнала.

Кроме того, к недостаткам известных способа и устройства следует отнести отсутствие информации об угле места β источника радиосигнала.

Задачей данного изобретения является повышение точности однозначного пеленгования источника радиосигнала.

Поставленная задача решается за счет того, что в известном способе однозначного пеленгования источника радиосигнала, включающем прием радиосигнала с помощью четырех идентичных ненаправленных антенн, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая - размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, радиан соответственно, одновременное или поочередное измерение трех разностей фаз ϕ_к между сигналами, принятыми первой, второй и третьей антеннами, и сигналом, принятым четвертой антенной соответственно, где к=1, 2 и 3, выбирают из трех разностей фаз m-ю, значение модуля которой является максимальным или одним из максимальных значений модулей разностей фаз, формируют две однозначные разности фаз Ф_к для к≠m по правилу: Ф_к = ϕ_к, (1) а третью однозначную разность фаз Ф_к для к=m формируют по правилу:
где l = ϕ1+ϕ2+ϕ3;
m - значение индекса максимальной разности фаз;

знаковая функция, и однозначно определяют азимут Θ и угол места β источника радиосигнала по формулам:


где
Ф_с=2Ф₁-Ф₂-Ф₃;
λ - длина волны радиосигнала, минимальное значение которой превышает b.

Поставленная задача решается также за счет того, что в известное устройство однозначного пеленгования, включающее четыре идентичные ненаправленные антенны, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая - размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами, 0, радиан соответственно, четыре радиоприемных блока, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, три блока измерения разности фаз, первые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего радиоприемных блоков соответственно, а объединенные вторые входы - с выходом четвертого радиоприемного блока, введены в компаратор, блок коррекции разностей фаз и блок вычисления пеленга, причем выходы первого, второго и третьего блоков измерения разности фаз соответственно соединены с объединенными первыми, вторыми и третьими входами блока коррекции разностей фаз и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока коррекции разностей фаз, кроме того, три выхода блока коррекции разностей фаз соединены соответственно с тремя входами блока вычисления пеленга, два выхода которого являются выходами азимута Θ и угла места β источника радиосигнала, причем четвертый вход блока вычисления пеленга является входом длины волны λ радиосигнала, минимальное значение которой превышает b.

В предложенных способе и устройстве реализована идея осуществления однозначного пеленгования источника радиосигнала при увеличенном (более половины минимальной длины волны радиосигнала) расстоянии между ближайшими антеннами антенной решетки.

Сопоставительный анализ предложенного решения с прототипом показывает, что предложенный способ отличается от известного наличием, во-первых, новых действий над сигналами: выбор из трех измеренных разностей фаз между парами сигналов максимальной (без учета знака), определение признака соответствия измеренной максимальной разности фаз истинной (равенство нулю суммы трех разностей фаз), корректировка по результатам значения этого признака максимальной разности фаз по правилу (2) и определение по новому правилу азимута Θ и угла места β источника радиосигнала (см. формулы (3) и (4)); во-вторых, новых условий осуществления действий над сигналами: расстояние R между каждой из трех точек приема радиосигнала (каждой из трех антенн антенной решетки) и четвертой точкой приема (четвертой (центральной) антенной) может превышать половину минимальной длины волны радиосигнала
Увеличение параметров антенной решетки b и R до значений соответственно является гарантией того, что две из трех измеренных разностей фаз не превышают значения ±π и, следовательно, измеряются однозначно. Третья разность фаз, модуль которой максимален, может превышать значение ±π, при этом знак измеренной разности фаз противоположен знаку истинной разности фаз, а сумма всех трех разностей фаз отличается от нуля, что позволяет определить истинный знак третьей разности фаз и, соответственно, третью однозначную разность фаз.

Использование трех однозначных разностей фаз позволяет однозначно определить азимут Θ и угол места β источника радиосигнала, минимальная длина волны которого превышает b, при этом одновременно, за счет увеличенного в раз (по сравнению с прототипом) расстояния между точками приема радиосигнала, во-первых, уменьшаются ошибки пеленгования, связанные с отношением базы к длине волны радиосигнала и являющиеся особенностью способа пеленгования; во-вторых, уменьшаются ошибки пеленгования, обусловленные искажением структуры электромагнитного поля за счет взаимного влияния близко расположенных в точках приема антенн и характеризующие устройство, реализующее способ пеленгования.

Для повышения точности однозначного пеленгования в известное устройство введены новые блоки (компаратор, блок коррекции разностей фаз, блок вычисления пеленга) с соответствующими связями и изменены ограничения на размеры антенной решетки.

Указанная совокупность признаков, относящихся как к способу, так и к устройству, объединены единым изобретательским замыслом, позволяющим повысить точность и сохранить однозначность пеленгования.

На фиг. 1 приведена схема расположения антенн в плоскости пеленгования, поясняющая сущность предложенного способа; на фиг.2 - структурная электрическая схема устройства, реализующего предложенный способ однозначного пеленгования; на фиг. 3 - структурная электрическая схема блока коррекции разностей фаз.

Электромагнитное поле источника радиосигнала, характеризуемое, во-первых, амплитудой Е и фазой ϕ₀ в точке 0 (см. фиг.1), являющейся центром антенной решетки, образованной первой, второй, третьей и четвертой антеннами А₁, А₂, А₃ и А₄ соответственно; во-вторых, направлением распространения описываемым углом Θ между проекцией направления на плоскость пеленгования 0Р и линией 0N (опорным направлением) и углом β между направлением и проекцией направления на плоскость пеленгования от 0Р, формирует в идентичных ненаправленных антеннах А₁, A₂, А₃ и А₄ сигналы соответственно, которые описываются выражениями:




где h - коэффициент эффективности формирования сигнала в антенне под действием электромагнитного поля радиосигнала (в частности - действующая длина антенны);
ω - круговая частота радиосигнала;
t - время;
параметр, характеризующий задержку фазы сигнала в точках размещения каждой из антенн А₁, А₂ и А₃ относительно фазы сигнала антенны А₄, размещенной в центре антенной решетки;
расстояние от антенны А₄ до любой из антенн А₁, А₂ и А₃.

Три разности фаз Ф_к (к=1, 2, 3) между сигналами, принятыми антеннами антенной решетки и определяемыми по правилу

согласно (5), (6), (7) и (8) описываются выражениями:
Ф₁ = ψ₁cosΘ; (10)


Из выражений (10), (11) и (12) следует, что для истинных (однозначно измеренных) разностей фаз ϕ_к(ϕ_к = Ф_к) должно выполняться условие:
ϕ₁+ϕ₂+ϕ₃ = 0. (13)
Из синусоидального характера зависимости Ф_к от азимута Θ (см. формулы (10), (11) и (12) и возможности измерителя однозначно измерять разности фаз ϕ_к в пределах от -π до +π радиан непосредственно следует:
во-первых, по крайней мере две из трех разностей фаз будут измерены однозначно при выполнении условия:

во-вторых, абсолютные значения (модули) каждой из указанных двух измеренных разностей фаз не превышают абсолютное значение третьей измеренной разности фаз ϕ_m (с максимальным модулем).

Поэтому, по измеренным в пределах от -π до +π радиан разностям фаз сигналов ϕ_к (для к=1, 2, 3) определяют их абсолютные значения (модули) ϕ₁|,|ϕ₂|,|ϕ₃|, попарно сравнивая между собой модули |ϕ_к|, выбирают разность фаз ϕ_m, модуль которой имеет максимальное значение или является одним из максимальных значений, причем индекс m может, в зависимости от азимута Θ (см. формулы (10)-(12)), принимать одно из трех значений: 1, 2 или 3.

При выполнении условия (14) для к≠m измеренные значения разностей фаз ϕ_к соответствуют истинным Ф_к, т.е. их модули и знаки совпадают:
Ф_к = ϕ_к, (15)
а для k= m в случае, если сумма l = ϕ₁+ϕ₂+ϕ₃ не равна нулю, измеренное значение разности фаз ϕ_к не соответствует истинному Ф_к, а связано с ним соотношением:
Ф_к = -sgn(ϕ_к)(2π-|ϕ_к|), (16)
и наконец, для k=m и в случае, если l=0, измеренное значение разности фаз ϕ_к соответствует истинному Ф_к, то есть выполняется равенство (15).

Необходимо отметить, что, во-первых, при наличии двух одинаковых разностей фаз, модули которых максимальны, в качестве ϕ_m может быть выбрана любая из этих разностей фаз; во-вторых, измерения разностей фаз между парами сигналов, принятыми соответствующими парами антенн, можно производить как одновременно для всех пар, так и поочередно для каждой пары (так же как в аналоге [1, 2] и прототипе [3]), что непосредственно следует из сопоставления систем уравнений (5-8), (10-12) и формулы (9), показывающего независимость значения разности фаз от времени ее измерения.

Корректировка в случае l не равно нулю измеренной разности фаз, имеющей максимальное абсолютное значение, по формуле (16) с учетом правила (15) для других разностей фаз позволяет получить все три однозначные (истинные) значения разностей фаз Ф_к по измеренным значениям ϕ_к.
Решение системы уравнений (10), (11) и (12) позволяет получить формулы для определения азимута Θ и угла места β, описываемые выражениями (3) и (4) соответственно.

Полученное решение системы уравнений (10), (11) и (12) является однозначным в случае выполнения согласно (16) условия:

из которого непосредственно следует ограничение на условие осуществления однозначного пеленгования:
b<λ_min. (18)
Рассмотрим на конкретном примере возможность реализации способа для следующих исходных данных: b/λ = 0,95; Θ = 0°; β = 0° и ψ₁ = 1,1π радиан = 198^o. Согласно (10-12) истинные значения разностей фаз Ф_к составляют: Ф_l= +198^o; Ф₂= -99^o; Ф₃=-99^o. Согласно изобретению и с учетом возможностей измерителя разностей фаз производить измерения в пределах от -π радиан (-180^o) до +π радиан (+180^o) измеренные значения разностей фаз ϕ_к (для к=1, 2, 3) составляют:
ϕ₁ = 162°; ϕ₂ = -99°; ϕ₃ = -99°.
Сравнивая модули |-162°|,|-99°| и |-99°| выбирается m-й номер разности фаз, который в данном случае является первым, т.е. m=1 и следовательно:
ϕ_к|_к=m = ϕ_m = ϕ₁.
Далее формируются две однозначные разности фаз для к=2 и к=3 (т.е. к≠1):
Ф₂ = ϕ₂ = -99°;
Ф₃ = ϕ₃ = -99°.
Далее формируется третья (m-я) разность фаз, для чего:
во-первых, определяется сумма l разностей фаз, которая в рассматриваемом случае равна:
l=-162^o-99^o-99^o=-360^o;
во-вторых, так как l≠0, то формируют Ф₁ по правилу:
Ф₁=-sgn(-162^o)(360^o-162^o)=+198^o.

Используя значения Ф₁= +198^o; Ф₂=-99^o и Ф₃=-99^o, по формулам (3) и (4) получают истинные значения азимута Θ = 0° и угла места β = 0°.
Устройство, реализующее предложенный способ однозначного пеленгования, содержит (см. фиг.2) четыре идентичные ненаправленные антенны 1.1, 1.2, 1.3 и 1.4, причем антенны 1.1, 1.2 и 1.3 образуют равномерную кольцевую антенную решетку и ориентированы относительно опорного направления под углами 0, радиан соответственно, а антенна 1.4 размещена в центре антенной решетки, четыре радиоприемных блока (РПБ) 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4, входы которых соединены с выходами антенн 1.1, 1.2, 1.3 и 1.4 соответственно, три блока измерения разности фаз (БИРФ) 3.1, 3.2, 3.3, первые входы которых соединены с выходами РПБ 2.1, 2.2, 2.3 соответственно, а объединенные вторые входы - с выходами РПБ 2.4, компаратор 4, блок коррекции разностей фаз (ВКРФ) 5 и блок вычисления пеленга (БВП) 6, причем выходы БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 соответственно соединены с объединенными первыми, вторыми и третьими входами БКРФ 5 и компаратора 4, выход которого соединен с управляющим входом БКРФ 5. Кроме того, три выхода БКРФ 5 соединены соответственно с тремя входами БВП 6.

Устройство однозначного пеленгования источника радиосигнала (см. фиг.2) работает следующим образом.

Электромагнитное поле источника радиосигнала принимается антеннами 1.1, 1.2, 1.3 и 1.4 (см. фиг.1). Сигналы, принятые антеннами 1.1, 1.2, 1.3 и 1.4, поступают на входы соответствующих РПБ 2.1, 2.2, 2.3 и 2.4, где подвергаются типовым для радиоприемных блоков преобразованиям (усилению, переносу на промежуточную частоту с общей для всех РПБ синхронизацией и т.д.). Сигналы с выхода РПБ 2.1, 2.2 и 2.3 поступают на первые входы БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 соответственно, на объединенные вторые входы которых поступает сигнал с выхода РПБ 2.4. В БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 производится измерение разностей фаз ϕ_к между парами сигналов, поступившими на их пары входов. Сигналы, соответствующие измеренным разностям фаз ϕ_к, с выходов БИРФ 3.1, 3.2 и 3.3 соответственно поступают на объединенные первые, вторые и третьи входы компаратора 4 и БКРФ 5.

В компараторе 4 производится сравнение модулей сигналов, поступивших соответственно на его первый, второй и третий входы, и на его выходе формируется сигнал, соответствующий m-му номеру входа (первому, второму или третьему), модуль входного сигнала которого максимален. При наличии двух равных между собой максимальных модулей на выходе компаратора 4 формируется сигнал, соответствующий номеру входа одного (любого) из этих двух входных сигналов.

Выходной сигнал компаратора 4 поступает на управляющий вход БКРФ 5, алгоритм работы которого (см. фиг.3) с учетом известного значения m-го номера входного сигнала реализует корректировку входных значений разностей фаз ϕ_к по правилу, описываемому формулами (1) и (2).

Сигналы с первого, второго и третьего выходов БКРФ 5, соответствующие скорректированным однозначным разностям фаз ₁, Ф₂ и Ф₃, соответственно поступают на первый, второй и третий БВП 6, на четвертый вход которого поступает сигнал, соответствующий значению длины волны радиосигнала источника радиоизлучения.

БВП 6 осуществляет определение азимута и угла места по алгоритмам, описываемым формулами (3) и (4) соответственно.

В устройстве однозначного пеленгования источника радиосигнала используются известные типовые для многоканальных интерферометрических радиопеленгаторов блоки: идентичные ненаправленные антенны, радиоприемные устройства, измерители разностей фаз. Реализация этих блоков достаточно подробно описана как в научно-технической литературе [4. И.С. Кукес, М.С. Старик. Основы радиопеленгации - М.: Сов. радио, 1964; 5. В.К. Мезин. Автоматические радиопеленгаторы - М.: Сов. радио, 1969; 6. А.С. Саидов и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997], так и в аналоге [2] и прототипе [3]. На современном уровне развития техники радиоприемные устройства и измерители разности фаз реализуются, как правило, с использованием цифровой обработки сигналов (см. аналог [2], прототип [3], [7. Марпл мл. С.Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения: Пер. с англ. - М., Мир, 1990]).Реализация компаратора 4, БКРФ 5 и БВП 6 заявляемого устройства с использованием цифровой обработки сигналов и современных быстродействующих электронно-вычислительных машин не вызывает технических сложностей и не требует дополнительного изобретательского творчества.

Вариант реализации блока 5 коррекции разностей фаз содержит (см. фиг.3) 4 компаратора 7.1, 7.2, 7.3 и 7.4, сумматор 8, входной коммутатор 9, функциональный преобразователь 10 вида -sgn(x)(2π-|x|), где параметром х обозначен сигнал, поступающий на вход блока 10, три умножителя 11.1, 11.2 и 11.3 и три выходных коммутатора 12.1, 12.2 и 12.3. Объединенные первые входы сумматора 8 и коммутаторов 9 и 12.1 являются первым входом БКРФ 5 (Вх.1). Объединенные первый вход коммутатора 12.2 и вторые входы сумматора 8 и коммутатора 9 являются вторым входом БКРФ 5 (Вх.2). Объединенные первый вход коммутатора 12.3 и третьи входы сумматора 8 и коммутатора 9 являются третьим входом БКРФ 5 (Вх.3). Объединенные первые входы компараторов 7.1, 7.2 и 7.3 и управляющий вход коммутатора 9 являются управляющим входом БКРФ 5 (Упр.). Выходы коммутаторов 12.1, 12.2 и 12.3 являются выходами БКРФ 5 Вых.1, Вых.2 и Вых.3 соответственно.

Приведенный вариант БКРФ 5 (см. фиг.3) работают следующим образом. Поступивший на управляющий вход (Упр.) БКРФ сигнал, соответствующий m-му номеру канала, одновременно поступает на объединенные управляющий вход коммутатора 9 и первые входы компараторов 7.1-7.3, на вторые входы компараторов 7.1 - 7.3, поступают сигналы, соответствующие первому ("1"), второму ("2") и третьему ("3") каналам соответственно. При одинаковых (разных) сигналах на входах компараторов 7.1-7.3 на их выходах формируются сигналы логической единицы (нуля). Сигналы с выходов первого, второго и третьего компараторов 7.1-7.3 поступают на первые входы первого, второго и третьего умножителей 11.1, 11.2 и 11.3 соответственно. Сигналы, соответствующие измеренным разностям фаз ϕ_K: ϕ₁,ϕ₂,ϕ₃, поступающие на первый, второй и третий входы БКРФ 5 Вх.1, Вх.2 и Вх.3, соответственно поступают на первые входы выходных коммутаторов 12.1, 12.2 и 12.3 и одновременно - на объединенные первые, вторые и третьи входы сумматора 8 и входного коммутатора 9. На выходе сумматора 8 формируется сигнал, соответствующий значению параметра l (см. формулу (2)), который с его выхода поступает на один из входов четвертого компаратора 7.4, на другой вход которого подается сигнал, соответствующий нулевому значению ("0"). При одинаковых (разных) сигналах на входах компаратора 7.4, на его выходе формируется сигнал логического нуля (единицы). Сигнал с выхода компаратора 7.4 поступает на объединенные вторые входы умножителей 11.1, 11.2 и 11.3, выходные сигналы которых поступают на управляющие входы коммутаторов 12.1, 12.2 и 12.3 соответственно. При поступлении на управляющий вход коммутатора 9 сигнала, соответствующего m-му номеру канала, сигнал с его m-го входа поступают на выход и, соответственно, на вход функционального преобразователя 10, с выхода которого одновременно поступают на вторые входы выходных коммутаторов 12.1, 12.2 и 12.3. При поступлении на управляющие входы коммутаторов 12.1, 12.2 и 12.3 сигналов логического нуля (единицы), сигналы с их первых (вторых) входов поступают на их выходы, являющиеся выходами БКРФ 5.

Повышение точности пеленгования, достигаемое предлагаемыми способом и устройством по сравнению с прототипом и аналогом, достигается за счет следующих факторов.

Во-первых, за счет возможности увеличения базы b до значения λ_min согласно [1, с. 50] точность пеленгования повышается:
а) по сравнению с прототипом [3] - в раз (на 21%);
б) по сравнению с аналогом [1, 2] - в раз (86%).

Во-вторых, за счет ослабления взаимного влияния между ближайшими антеннами (при увеличении расстояния между ними) и, соответственно, ослабления искажения структуры электромагнитного поля радиосигнала в точках размещения антенн точность пеленгования повышается:
а) по сравнению с прототипом [3] - не менее чем в раз (более 21%);
б) по сравнению с аналогом [1, 2] - не менее чем в раз (более 63%).

Необходимо отметить, что прототип [3], обладающий среди известных технических решений наиболее высокими показателями по точности пеленгования, имеет следующие дополнительные недостатки: наличие ошибок определения пеленга, обусловленных погрешностью аппроксимации синусоиды на основе измерения ее дискретных значений, и отсутствие информации об угле β источника радиосигнала. Указанные дополнительные недостатки полностью устраняются заявляемым техническим решением.

Обобщая приведенные аргументы, можно сделать вывод о повышении точности однозначного пеленгования источника радиосигнала предложенными способом и устройством по сравнению с известными техническими решениями, основанными на ненаправленном приеме сигнала в четырех пространственно разнесенных точках, не менее чем на 42%.

Формула изобретения

1. Способ однозначного пеленгования источника радиосигнала, включающий прием радиосигнала с помощью четырех идентичных ненаправленных антенн, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, радиан соответственно, и измерение трех разностей фаз ϕ_к между сигналами, принятыми каждой из трех антенн антенной решетки и сигналом, принятым четвертой антенной, отличающийся тем, что выбирают из трех разностей фаз ϕ1, ϕ2 и ϕ3 m-ю, значение модуля которой является максимальным, формируют две однозначные разности фаз Ф_к для к≠m по правилу:
Ф_к = ϕ_к,
а третью однозначную разность фаз Ф_к для к= m формируют по правилу

где к= 1, 2 и 3;
l = ϕ1+ϕ2+ϕ3;
m - значение индекса максимальной разности фаз;

и однозначно определяют азимут Θ и угол места β источника радиосигнала по формулам:


где
Ф_с= 2Ф₁-Ф₂-Ф₃;
λ - длина волны радиосигнала, минимальное значение которой превышает b.

2. Устройство однозначного пеленгования, содержащее четыре идентичные ненаправленные антенны, три из которых образуют в плоскости пеленгования кольцевую антенную решетку с одинаковыми расстояниями между антеннами b, а четвертая размещена в центре антенной решетки, причем положение первой, второй и третьей антенн ориентировано относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, радиан соответственно, четыре радиоприемных блока, входы которых соединены с выходами соответствующих антенн, и три блока измерения разности фаз, первые входы которых соединены с выходами первого, второго и третьего радиоприемных блоков соответственно, а объединенные вторые входы - с выходом четвертого радиоприемного блока, отличающееся тем, что в него введены компаратор, блок коррекции разностей фаз и блок вычисления пеленга, причем выходы первого, второго и третьего блоков измерения разности фаз соответственно соединены с объединенными первыми, вторыми и третьими входами блока коррекции разностей фаз и компаратора, выход которого соединен с управляющим входом блока коррекции разностей фаз, кроме того, три выхода блока коррекции разностей фаз соединены соответственно с тремя входами блока вычисления пеленга, два выхода которого являются выходами азимута Θ и угла места β источника радиосигнала, причем четвертый вход блока вычисления пеленга является входом длины волны λ радиосигнала, минимальное значение которой превышает b.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3