Способ определения координат источника радиоизлучения и радиолокационная станция для его реализации

 

Предлагаемое техническое решение относится к радиолокации, в частности, к определению местоположения источников радиоизлучений. Техническим результатом является обеспечение возможности определения координат источников радиоизлучений однопозиционной наземной радиолокационной станцией и независимо от условий местности. Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения координат источника радиоизлучения, основанном на приеме прямого излучения источника и его излучения, отраженного от объекта, измерении временного сдвига между ними и угловых координат источника, вычислении дальности до источника, согласно изобретению, дополнительно осуществляют обнаружение и измерение координат объекта, облучаемого источником. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 4 ил.

Предлагаемое техническое решение относится к области радиолокации, в частности, к области определения местоположения источников радиоизлучений.

Наиболее распространенным способом определения координат объектов, в том числе источников радиоизлучений, является активный, основанный на зондировании с помощью РЛС направлений контролируемой зоны. Недостаток этого способа состоит в том, что практически невозможно измерить дальность до источника помех в диапазоне РЛС или в случае, если излучающий объект имеет малую ЭПР, или находится на расстоянии, превышающем дальность действия РЛС.

Известен способ определения координат источника радиоизлучения (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр. 495-497), основанный на приеме радиоизлучений. Прием осуществляют не менее чем в двух пунктах с известными координатами, измеряют направления на источник радиоизлучения, вычисляют дальность до источника.

Известна разнесенная пассивная радиолокационная станция (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я. Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр. 500), реализующая указанный способ, содержащая два приемных канала, соединенных линией связи, и многоканальный коррелятор.

Недостатком способа и устройства является необходимость наличия нескольких пунктов приема, что значительно усложняет систему, снижает ее надежность и мобильность.

Наиболее близкий способ определения координат источника радиоизлучения основан (фиг. 1) на приеме на борту летательного аппарата прямого излучения источника и его излучения, отраженного от объекта, измерении временного сдвига между ними и угловых координат источника, вычислении дальности до источника (Васин В.В. и др. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). М., "Советское радио", 1970, стр. 481-484).

Суть наиболее близкого способа (фиг.1) заключается в том, что после измерения временного сдвига Δt прямого радиоизлучения источника и радиоизлучения этого же источника, отраженного от земли, угла места ε источника радиоизлучения, при известной высоте от поверхности земли Н дальность R_И от приемника, расположенного на борту летательного аппарата, до источника радиоизлучения, расположенного на борту другого летательного аппарата, вычисляют по формуле: При этом предполагается, что имеет место зеркальное отражение радиоизлучения источника от поверхности земли.

Устройством, реализующим этот способ, является пассивная радиолокационная станция (Васин В.В. и др. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения). М., "Советское радио", 1970, стр. 483), содержащая (фиг.2) пассивные каналы обнаружения 1 и 2, включающие каждый последовательно соединенные антенну 3 и приемник 4, а также высотомер 5 и блок вычисления координат 6, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 и устройство вычисления координат 8, причем, вход устройства измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 и вход устройства вычисления координат 8 являются первым и вторым входами блока вычисления координат 6 соответственно, вторые входы каждого из этих устройств являются третьим и четвертым входами этого блока, при этом выход приемника 4 пассивного канала обнаружения 1 соединен с первым, а координатный выход антенны 3 этого канала - со вторым входом блока вычисления координат 6, выход приемника 4 пассивного канала обнаружения 2 соединен с третьим, а высотомер 5 - с четвертым входом блока вычисления координат 6.

Недостатками наиболее близких технических решений является следующее. В соответствии с (1) приемник должен располагаться на высоте Н над отражающей поверхностью земли, что не выполняется для наземных радиолокационных станций. Кроме того, способ не может быть реализован при нахождении объектов над пересеченной местностью, поскольку должно выполняться условие зеркальности отражения радиоизлучения. Таким образом, применение способа в наземных радиолокационных станциях невозможно.

Заявляемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.

Решаемой задачей, таким образом, является обеспечение возможности определения координат источников радиоизлучений однопозиционной наземной радиолокационной станцией и независимо от условий местности.

Поставленная задача достигается за счет совместного использования способов пассивной и активной радиолокации.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения координат источника радиоизлучения, основанном на приеме прямого излучения источника и его излучения, отраженного от объекта, измерении временного сдвига между ними и угловых координат источника, вычислении дальности до источника, согласно изобретению, дополнительно осуществляют обнаружение и измерение координат объекта, облучаемого источником.

Указанный технический результат достигается также тем, что: - обнаружение объекта осуществляют за счет измерения уровня корреляции отраженного от него радиоизлучения с прямым радиоизлучением источника и направления излучения; - координаты объекта измеряют путем зондирования направлений, в которых обнаружено отраженное радиоизлучение.

Указанный технический результат достигается также тем, что в радиолокационной станции, содержащей пассивный канал обнаружения, включающий последовательно соединенные антенну и приемник, а также блок вычисления координат, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и устройство вычисления координат, причем, вход устройства измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и вход устройства вычисления координат являются первым и вторым входами блока вычисления координат соответственно, вторые входы каждого из этих устройств являются третьим и четвертым входами этого блока, при этом выход приемника пассивного канала обнаружения соединен с первым, а координатный выход антенны этого канала - со вторым входом блока вычисления координат, согласно изобретению, введены активный канал обнаружения и пятый вход блока вычисления координат, причем, активный канал обнаружения включает антенну, антенный переключатель, передатчик, приемник, устройство вычисления дальности и синхронизатор, сигнальный вход/выход антенны соединен с антенным переключателем, вход которого соединен с выходом передатчика, а выход - с входом приемника, выход приемника соединен с третьим входом блока вычисления координат и с входом устройства вычисления дальности, координатный выход антенны и выход устройства вычисления дальности соединены с четвертым и пятым входами блока вычисления координат соответственно, три выхода синхронизатора соединены с синхровходами устройства вычисления координат, передатчика и устройства вычисления дальности.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.

Для определения координат источника радиоизлучения используют пассивный канал обнаружения 1 и активный канал обнаружения 9. Вся система размещена на одной позиции (фиг.3).

Антенна пассивного канала обнаружения 1 направлена на источник и принимает его прямое радиоизлучение. Для измерения дальности до источника радиоизлучения с угловыми координатами ε_И (угол места) и β_И (азимут) используется объект, отражающий радиоизлучение этого источника (фиг.3). При этом с помощью активного канала обнаружения 9, работающего в пассивном режиме, осуществляются операции поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - ε_O и азимута - β_O) объекта, отражающего излучение, коррелированное с прямым излучением (т. е. осуществляется поиск отражающего объекта). По положению максимума взаимной корреляционной функции излучений, принятых двумя каналами обнаружения, определяют величину временного сдвига Δt этих излучений.

После чего осуществляется зондирование направления с координатами ε_O, β_O и измеряется дальность R₀ до объекта, при необходимости уточняются координаты ε_O, β_O. Можно показать, что дальность R_И до источника радиоизлучения при известных (в том числе измеренной активным способом дальности R₀) координатах отражающего объекта, облучаемого этим источником, и измеренном временном сдвиге Δt радиоизлучений, определяется выражением: где Δε = ε_O-ε_И;
Δβ = β_O-β_И;
с - скорость света.

Изобретение иллюстрируется следующими чертежами.

Фиг. 1 - иллюстрация наиболее близкого способа измерения координат источника радиоизлучения.

Фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего наиболее близкий способ измерения координат источника радиоизлучения.

Фиг.3 - функциональная схема, поясняющая предлагаемый способ.

Фиг. 4 - блок-схема радиолокационной станции, реализующей предлагаемый способ.

Предлагаемая РЛС (фиг.4) содержит пассивный канал обнаружения 1, включающий последовательно соединенные антенну 3 и приемник 4, а также блок вычисления координат 6, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 и устройство вычисления координат 8, причем вход устройства измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 и вход устройства вычисления координат 8 являются первым и вторым входами блока вычисления координат 6 соответственно, вторые входы каждого из этих устройств являются третьим и четвертым входами этого блока, при этом выход приемника 4 пассивного канала обнаружения 1 соединен с первым, а координатный выход антенны 3 - со вторым входом блока вычисления координат 6 соответственно, активный канал обнаружения 9 и пятый вход блока вычисления координат 6, причем активный канал обнаружения 9 включает антенну 10, антенный переключатель 11, передатчик 12, приемник 13, устройство вычисления дальности 14 и синхронизатор 15, сигнальный вход/выход антенны 10 соединен с антенным переключателем 11, вход которого соединен с выходом передатчика 12, а выход - с входом приемника 13, выход приемника 13 соединен третьим входом блока вычисления координат 6 и с входом устройства вычисления дальности 14, координатный выход антенны 10 и выход устройства вычисления дальности 14 соединены с четвертым и пятым входами блока вычисления координат 6 соответственно, три выхода синхронизатора 15 соединены с синхровходами устройства вычисления координат 8, передатчика 12 и устройства вычисления дальности 14.

Радиолокационная станция может быть выполнена с использованием следующих функциональных элементов.

Антенна 3 - приемная ФАР с электронным сканированием по азимуту и углу места и с круговым механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации, под ред. М. Сколника, т.2, М., "Сов. радио", 1977, стр. 132-138).

Антенна 10 - приемо-передающая ФАР с электронным сканированием по азимуту и углу места и с круговым механическим вращением по азимуту (Справочник по радиолокации, под ред. М. Сколника, т.2, М., "Сов. радио", 1977, стр. 132-138).

Приемники 4 и 13 - супергетеродинного типа (Справочник по основам радиолокационной техники. М., 1967, стр. 343-344).

Устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 - многоканальный коррелятор (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр. 500).

Устройство вычисления координат 8 - цифровой вычислитель, реализующий вычисления по формуле (2).

Антенный переключатель 11 - балансный антенный переключатель на базе циркулятора (А.М.Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В.В.Дружинина. Военное издательство, 1967, стр. 166-168).

Передатчик 12 - многокаскадный импульсный передатчик на клистроне (А.М. Педак и др. Справочник по основам радиолокационной техники. Под редакцией В. В.Дружинина. Военное издательство, 1967, стр. 277-278).

Устройство вычисления дальности 14 - цифровой вычислитель, реализующий вычисление дальности до объекта по величине запаздывания отраженного сигнала (Теоретические основы радиолокации, под ред. Я.Д.Ширмана, М., "Сов. радио", 1970, стр. 221).

Работа радиолокационной станции при определении координат объектов может быть условно разделена на три этапа.

На первом этапе с помощью пассивного канала обнаружения 1 производится обнаружение источника радиоизлучения. По положению антенны 3 определяются его угловые координаты (угол места ε_И, азимут β_И), которые с координатного выхода антенны 3 поступают на второй вход блока вычисления координат 6.

На втором этапе с помощью активного канала обнаружения 9 в пассивном режиме производится обнаружение и измерение угловых координат (угла места ε_O, азимута β_O) отражающего объекта. Одновременно измеряется относительный временной сдвиг Δt радиоизлучений, принимаемых обоими каналами. Для этого сигналы с выходов приемников 4 и 13 подаются в устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени 7 блока вычисления координат 6, где измеряется их взаимная корреляционная функция и по положению ее максимума определяется величина временного сдвига Δt. Величина Δt подается в устройство вычисления координат 8. Угловые координаты ε_O и β_O отражающего объекта с координатного выхода антенны 10 подаются на четвертый вход блока вычисления координат 6.

На третьем этапе с помощью канала обнаружения 9 в активном режиме производится измерение дальности R₀ до объекта, обнаруженного в пассивном режиме. Величина R₀ с выхода устройства вычисления дальности 14 подается на пятый вход блока вычисления координат 6. В устройстве вычисления координат 8 в соответствии с формулой (2) вычисляется дальность R_И до источника излучения, обнаруженного каналом 1 в пассивном режиме.

Формула изобретения

1. Способ определения координат источника радиоизлучения, основанный на приеме прямого излучения источника и его радиоизлучения, отраженного от объекта, которое коррелировано с прямым радиоизлучением, измерении, по положению максимума взаимной корреляционной функции радиоизлучений, величины временного сдвига Δt этих радиоизлучений, измерении угла места ε_и и азимута β_и источника радиоизлучения, а также дальности R_о до объекта, отражающего радиоизлучение, и осуществляют вычисление дальности R_и до источника радиоизлучения по формуле

где

С - скорость света;

ε_о и β_о - угол места и азимут объекта соответственно.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обнаружение объекта осуществляют за счет измерения уровня корреляции отраженного от него радиоизлучения с прямым радиоизлучением источника и направления излучения.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что координаты объекта измеряют путем зондирования направлений, в которых обнаружено отраженное радиоизлучение.

4. Радиолокационная станция, содержащая пассивный канал обнаружения, включающий последовательно соединенные антенну и приемник, а также блок вычисления координат, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и устройство вычисления координат, причем вход устройства измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и вход устройства вычисления координат являются первым и вторым входами блока вычисления координат соответственно, вторые входы каждого из этих устройств являются третьим и четвертым входами этого блока, при этом выход приемника пассивного канала обнаружения соединен с первым, а координатный выход антенны этого канала - со вторым входом блока вычисления координат, отличающаяся тем, что введены активный канал обнаружения и пятый вход блока вычисления координат, причем активный канал обнаружения включает антенну, антенный переключатель, передатчик, приемник, устройство вычисления дальности и синхронизатор, сигнальный вход/выход антенны соединен с антенным переключателем, вход которого соединен с выходом передатчика, а выход - с входом приемника, выход приемника соединен с третьим входом блока вычисления координат и с входом устройства вычисления дальности, координатный выход антенны и выход устройства вычисления дальности соединены с четвертым и пятым входами блока вычисления координат соответственно, три выхода синхронизатора соединены с синхровходами устройства вычисления координат, передатчика и устройства вычисления дальности.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

Другие изменения, связанные с зарегистрированными изобретениями

Изменения:
Зарегистрирован переход исключительного права без заключения договора
Дата и номер государственной регистрации перехода исключительного права: 12.03.2010/РП0000606
Патентообладатель: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт измерительных приборов"
Прежний патентообладатель: Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт измерительных приборов"

Номер и год публикации бюллетеня: 33-2003

Извещение опубликовано: 27.04.2010        БИ: 12/2010