Способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления

Изобретение может быть использовано в комплексах определения местоположения источников радиоизлучения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности пеленгования и уменьшение времени, необходимого для осуществления пеленгации. Указанный результат достигается за счет того, что принимают радиосигнал пятью антеннами, образующими эквидистантную кольцевую антенную решетку, измеряют комплексные взаимные спектры пар сигналов, принятых соседними антеннами, формируют двумерный угловой спектр сигнала, определяют разности фаз между сигналами, принятыми соседними антеннами, с помощью которых оценивают азимут и угол места источника радиосигнала, измеряют амплитудные разностные спектры сигналов, принятых парами соседних и несоседних антенн, с помощью которых и с помощью результатов оценивания азимута по разностям фаз определяют азимут источника радиосигнала. Заявленное устройство, реализующее способ, содержит определенным образом соединенные между собой пять антенн, радиоприемный блок, запоминающее устройство, вычислитель взаимного спектра, вычислитель аргументов взаимного спектра, выполненные пятиканальными, а также фазовый вычислитель азимута, вычислитель угла места, датчик параметров вычислений, генератор синхроимпульсов, вычислитель двумерного углового спектра сигнала, вычислитель однозначных разностей фаз, вычислитель амплитудного разностного спектра, амплитудный вычислитель азимута и вычислитель азимута. 2 н.п. ф-лы, 36 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ радиопеленгования, включающий когерентный прием радиосигнала с помощью пяти антенн, выполненных идентичными ненаправленными, осесимметричными, вибраторного типа с геометрическими размерами по их осям симметрии, соизмеримыми с длиной волны λ радиосигнала, образующих в плоскости пеленгования антенную решетку - кольцевую и эквидистантную, причем фазовые центры антенн размещены на прямых линиях, расположенных в плоскости антенной решетки, проходящих через центр антенной решетки и ориентированных относительно прямой линии, являющейся осевой линией антенной решетки, проходящей через центр антенной решетки и фазовый центр одной из антенн антенной решетки под соответствующими углами αn, определяемыми по формуле

,

где n=1, 2, ..., 5 - порядковый номер антенн антенной решетки, а за первый порядковый номер антенны антенной решетки принята антенна, через фазовый центр которой проходит осевая линия антенной решетки, причем радиус R антенной решетки выбран обеспечивающим априорно известный для минимальной длины волны λmin радиосигнала максимальный уровень ηmax боковых лепестков диаграммы направленности фазированной антенной решетки с равноамплитудным возбуждением, который в зависимости от заданной достоверности пеленгования выбирается в пределах 0≤ηmax<1, измерение комплексных взаимных спектров пар сигналов и , когерентно принятых соседними n-й и k-й антеннами, в соответствии с формулой

где * - знак комплексного сопряжения;

формирование двумерного углового спектра сигнала в виде совокупности Р значений функции D(lθΔθ, lβΔβ) по формуле

,

где lθ=0, ..., Lθ-1 - порядковый номер азимутального направления, характеризуемого углом lθΔθ между находящейся в плоскости пеленгования прямой линией, проходящей через центр антенной решетки, и упомянутой осевой линией антенной решетки;

- общее количество азимутальных направлений в круговом азимутальном секторе от 0 до 2π радиан;

Δθ - угловой шаг между азимутальными направлениями;

lβ=0, ..., Lβ-1 - порядковый номер угломестного направления, характеризуемого углом lβΔβ между прямой линией, находящейся в плоскости, перпендикулярной плоскости пеленгования, проходящей через центр антенной решетки, и проекцией вышеупомянутой прямой линии на плоскость пеленгования;

- общее количество угломестных направлений в угловом секторе от 0 до радиан;

Δβ - угловой шаг между угломестными направлениями;

- действительная часть комплексного числа , равного

;

- мнимая единица;

- угол между прямой линией, проходящей через фазовые центры соседних n-й и k-й антенн, и осевой линией антенной решетки, выбор угла из всех Lθ возможных значений углов 0, ... lθΔθ, ...(Lθ-1)Δθ и угла из всех Lβ возможных значений углов 0, ... lβΔβ, ...(Lβ-1)Δβ, совместной совокупности которых соответствует наибольшее или одно из наибольших значений функции D(lθΔθ, lβΔβ) из всех Р ее значений, где Р=LθLβ, соответствующих всем возможным совместным совокупностям значений ее аргументов lθΔθ и lβΔβ,

при этом измеряют амплитудные значения разностных спектров Vn сигналов и , когерентно принятых соседними и n-й и k-й антеннами антенной решетки, и амплитудные значения разностных спектров Нn сигналов и , когерентно принятых несоседними m-й и р-й антеннами антенной решетки, в соответствии с формулами

,

,

где

определяют однозначные разности фаз между сигналами и , когерентно принятыми соседними n-й и k-й антеннами антенной решетки, по формуле

,

где ;

- функция-сигнум (знак);

- аргумент комплексного числа ;

[у] - целая часть числа у, равного ,

оценивают в пределах от 0 до 2π радиан азимут в источника радиосигнала с использованием однозначных разностей фаз по формуле

,

определяют в пределах от 0 до радиан угол места источника радиосигнала, характеризуемый как угол между направлением вектора распространения электромагнитной волны радиосигнала и плоскостью пеленгования, по формуле ,

где ;

,

и определяют в пределах от 0 до 2π радиан азимут источника радиосигнала, характеризуемый как угол, отсчитываемый по часовой стрелке между осевой линией антенной решетки и проекцией направления вектора распространения электромагнитной волны радиосигнала на плоскость пеленгования, по формуле

где - результат оценивания в пределах от 0 до 2π радиан азимута источника радиосигнала по формуле

;

;

;

и - результаты оценивания в пределах от 0 до 2π радиан азимута источника радиосигнала по формулам

;

;

;

;

- функция-сигнум (знак);

ε - априорно известный коэффициент, характеризующий влияние мачтового устройства на диаграммы направленности антенн антенной решетки, значение которого в зависимости от отношения геометрических размеров мачтового устройства и антенн антенной решетки вдоль их осей симметрии, конструкции антенной решетки и мачтового устройства выбирают в пределах

,

причем в случае выполнения соотношения значения угловых шагов Δθ и Δβ выбирают равными соответственно и , а в случае выполнения соотношения значения угловых шагов Δθ и Δβ выбирают максимальными из углов, обеспечивающих целые значения Lθ и Lβ соответственно, удовлетворяющих соотношениям

Δθ≤Δη;

Δβ≤Δη,

где Δη - угол, зависящий от отношения радиуса R антенной решетки к длине волны λ, радиосигнала и выбираемый в соответствии с соотношением,

,

где J0(g) - функция Бесселя первого рода нулевого порядка числа g, равного ;

η - априорно известный для заданного отношения максимальный уровень боковых лепестков диаграммы направленности фазированной антенной решетки с равноамплитудным возбуждением, удовлетворяющий при λ≥λmin соотношению η≤ηmax.

2. Радиопеленгатор, содержащий пять антенн, выполненных идентичными ненаправленными, осесимметричными, вибраторного типа с геометрическими размерами по их осям симметрии, соизмеримыми с длиной волны λ радиосигнала, образующих в плоскости пеленгования антенную решетку - кольцевую и эквидистантную, причем фазовые центры антенн размещены на прямых линиях, расположенных в плоскости антенной решетки, проходящих через центр антенной решетки и ориентированных относительно прямой линии, являющейся осевой линией антенной решетки, проходящей через центр антенной решетки и фазовый центр одной из антенн антенной решетки под соответствующими углами αn, определяемыми по формуле

,

где n=1, 2, ..., 5 - порядковый номер антенн антенной решетки, а за первый порядковый номер антенны антенной решетки принята антенна, через фазовый центр которой проходит осевая линия антенной решетки, радиоприемный блок, выполненный пятиканальным с идентичными каналами, с общим гетеродином для всех каналов и возможностью спектральной обработки сигналов с представлением сигналов в виде действительной и мнимой спектральных компонент в каждом канале, запоминающее устройство компонент спектров сигналов, вычислитель взаимного спектра сигналов соседних каналов и вычислитель аргументов взаимного спектра сигналов соседних каналов, выполненные пятиканальными, а также фазовый вычислитель азимута, вычислитель угла места, датчик параметров вычислений, формирующий значения отношений радиуса R антенной решетки к длине волны λ радиосигнала, генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков, выход которого соединен с синхровходами радиоприемного блока, запоминающего устройства компонент спектров сигналов, вычислителя взаимного спектра сигналов соседних каналов, вычислителя аргументов взаимного спектра сигналов соседних каналов, датчика параметров вычислений, фазового вычислителя азимута и вычислителя угла места, причем входы каналов радиоприемного блока соединены с выходами соответствующих антенн, пары выходов каналов радиоприемного блока, соответствующих действительной и мнимой компонентам спектров сигналов, соединены соответственно с парами входов соответствующих каналов запоминающего устройства компонент спектров сигналов, пары выходов каналов которого соединены соответственно с парами входов соответствующих каналов вычислителя взаимного спектра сигналов соседних каналов, пары выходов каналов которого соединены соответственно с парами входов соответствующих каналов вычислителя аргументов взаимного спектра сигналов соседних каналов, а первый выход датчика параметров вычислений соединен с информационным входом вычислителя угла места, выход которого служит угломестной выходной шиной радиопеленгатора для формирования значения угла места источника радиосигнала, отличающийся тем, что введены вычислитель двумерного углового спектра сигнала, вычислитель однозначных разностей фаз между сигналами соседних каналов, вычислитель амплитудного разностного спектра всех пар каналов, амплитудный вычислитель азимута и вычислитель азимута, при этом радиус R антенной решетки выбран обеспечивающим априорно известный для минимальной длины волны λmin радиосигнала максимальный уровень ηmax боковых лепестков диаграммы направленности фазированной антенной решетки с равноамплитудным возбуждением, который в зависимости от заданной достоверности пеленгования выбирается в пределах 0≤ηmax<1, датчик параметров вычислений выполнен с возможностью формирования априорно известного значения коэффициента, характеризующего влияние мачтового устройства на диаграммы направленности антенн антенной решетки, с возможностью формирования значений угловых шагов Δθ и Δβ, равных соответственно и для заданных отношений , не превышающих , и с возможностью формирования для заданных отношений , превышающих , априорно известных максимальных значений угловых шагов Δθ и Δβ, обеспечивающих целые значения отношений и соответственно, не превышающих половину ширины главного лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки с равноамплитудным возбуждением в азимутальной и угломестной плоскостях соответственно по уровням, равным априорно известным для заданных отношений уровням ее максимальных боковых лепестков, вычислитель угла места выполнен с возможностью обеспечения вычислений функции вида ,

где ;

;

- однозначная разность фаз между сигналами в n-й паре соседних каналов;

- угол между прямой линией, проходящей через фазовые центры n-й пары соседних антенн, и осевой линией антенной решетки, вычислитель двумерного углового спектра сигнала выполнен с возможностью оценки азимута и угла места источника радиосигнала в пределах априорно известной для заданного отношения ширины главного лепестка диаграммы направленности фазированной антенной решетки с равноамплитудным возбуждением, амплитудный вычислитель азимута выполнен с возможностью вычисления азимута с использованием амплитудного разностного спектра всех пар каналов, с использованием амплитудного разностного спектра пар соседних каналов и с использованием амплитудного разностного спектра пар несоседних каналов, вычислитель азимута выполнен с возможностью адаптивной оценки азимута с использованием результатов вычислений азимута в фазовом и амплитудном вычислителях азимута в зависимости от заданных значений отношения и априорно известного коэффициента, характеризующего влияние мачтового устройства на диаграммы направленности антенн антенной решетки, причем пять пар входов вычислителя двумерного углового спектра сигнала соединены соответственно с парами выходов соответствующих каналов вычислителя взаимного спектра сигналов соседних каналов, пары выходов каналов запоминающего устройства компонент спектров сигналов соединены соответственно с пятью парами соответствующих входов вычислителя амплитудного разностного спектра всех пар каналов, десять выходов которого соединены с соответствующими входами амплитудного вычислителя азимута, выходы пяти каналов вычислителя аргументов взаимного спектра сигналов соседних каналов и два выхода вычислителя двумерного углового спектра сигнала соединены соответственно с семью входами вычислителя однозначных разностей фаз между сигналами соседних каналов, пять выходов которого соединены соответственно с объединенными соответствующими пятью входами вычислителя угла места и фазового вычислителя азимута, выход которого соединен с объединенными первым входом вычислителя азимута и одиннадцатым входом амплитудного вычислителя азимута, три выхода которого соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым входами вычислителя азимута, объединенные информационный вход вычислителя однозначных разностей фаз между сигналами соседних каналов и первые информационные входы вычислителя двумерного углового спектра сигнала и вычислителя азимута соединены с первым выходом датчика параметров вычислений, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с вторым и третьим информационными входами вычислителя двумерного углового спектра сигнала и вторым информационным входом вычислителя азимута, а выход генератора синхроимпульсов дополнительно соединен с синхровходами вычислителя двумерного углового спектра сигнала, вычислителя однозначных разностей фаз между сигналами соседних каналов, вычислителя амплитудного разностного спектра всех пар каналов, амплитудного вычислителя азимута и вычислителя азимута, выход которого служит азимутальной выходной шиной радиопеленгатора для формирования значения азимута источника радиосигнала.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга источников радиосигналов в системах радиоконтроля. .

Изобретение относится к системе мобильной связи. .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радионавигации, метеорологии, геодезии. .

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радионавигации, метеорологии, геодезии. .

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

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга и частоты источника радиосигналов в системах автоматизированного определения радиоизлучений.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в сотовых системах связи для определения местоположения мобильной станции (МС). .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга источников радиосигналов в системах оценки и контроля параметров радиоизлучений.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в наземных и бортовых РЛС с режимом пассивного обнаружения и измерения координат неизлучающих целей.

Изобретение относится к области устройств для определения направления на источник излучения, в частности к устройствам для определения направления на источник электромагнитного излучения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга и частоты источника импульсных радиоизлучений

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в комплексах определения местоположения источников радиоизлучения (ИРИ)

Изобретение относится к сфере научных и технических проблем, изучаемых в радиоастрономии, астрофизике, астрометрии, геодезии и навигации, для привязки радионеба к оптическому небу для создания фундаментального каталога опорных радиоисточников высокой плотности, имеющих оптические отождествления, для целей космической навигации, для исследования природы небесных объектов в широком диапазоне длин волн, для изучения радиорефракции в космическом пространстве и уточнения ранее полученных сведений о космических объектах в радиодиапазоне для исследования характеристик Межзвездной и Межгалактической сред (МЗС, МГС)

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам, и предназначено для обеспечения возможности сканирования диапазона частот, селекции мешающих источников сигналов по амплитуде и ширине излучаемого спектра, режекции мешающих сигналов и определения направления на полезный сигнал в диапазоне частот с удаленными частотами мешающих сигналов

Триангуляционно-гиперболический способ определения координат радиоизлучающих воздушных объектов (РВО) в пространстве относится к области пассивной локации и может быть использован для решения задач определения координат РВО и траекторий их движения в пространстве при использовании базово-корреляционного метода. Достигаемый технический результат - повышение пропускной способности многопозиционной системы пассивной локации. Способ заключается в измерении на всех приемных пунктах: на одном центральном и нескольких периферийных пунктах, угловых координат РВО и разностей дальности между центральным и периферийными приемными пунктами. Определение координат осуществляют в два этапа: на первом этапе определяют строб местоположения РВО, получаемого на основании угловых координат этого источника, измеренных центральным и всеми периферийными приемными пунктами (триангуляционный способ). На втором этапе в полученном стробе вычисляют разности дальностей между центральным и всеми периферийными приемными пунктами, определяют точное место нахождения РВО в пространстве. На каждом периферийном приемном пункте для измерения разности времени запаздывания сигнала по команде с центрального пункта устанавливают пеленг на РВО для выполнения условия приема одного и того же сигнала всеми приемными пунктами (использование гиперболического способа). 4 ил.

Изобретение может быть использовано в системах наблюдения за радиотехнической обстановкой в составе комплекса или как самостоятельное устройство. Заявленный радиопеленгатор содержит пять антенн, усилитель высокой частоты, два перестраиваемых гетеродина, направленный ответвитель, контрольный генератор, пять смесителей высокой частоты, пять предварительных усилителей промежуточной частоты, шесть полосно-пропускающих фильтров промежуточной частоты, четыре смесителя промежуточной частоты, четыре полосовых фильтра второй промежуточной частоты, четыре усилителя промежуточной частоты с ограничением по радиовходу и с логарифмической характеристикой по видеовыходу, два квадратурных фазовых детектора, частотный дискриминатор, цифровую схему управления, электрически программируемое постоянное запоминающее устройство, аналоговый сумматор, блок аналого-цифровых преобразователей, пороговое устройство и вычислитель пеленгов, определенным образом соединенные между собой. Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости и точности пеленгации в широком частотном диапазоне входных сигналов, а также обеспечение полной глубины встроенного контроля радиопеленгатора. 4 ил.

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в радионавигационных системах для измерения угловых координат подвижных объектов в азимутальной или угломестной плоскостях относительно задаваемого наземным радиомаяком направления. Сущность изобретения заключается в том, что радиомаяк одновременно из двух пространственно разнесенных в плоскости измерений точек с известными координатами излучает ортогонально линейно поляризованные электромагнитные волны с равными амплитудами, фазами и длинами волн. При этом информация об угловом положении подвижного объекта содержится в разности фаз между принимаемыми на борту подвижного объекта ортогонально линейно поляризованными электромагнитными волнами и измеряется относительно равносигнального направления, совпадающего с нормалью к середине базы, образованной передающими антеннами. Достигаемый технический результат изобретения - быстродействие и точность измерений при наличии жестких ограничений на габариты приемной антенны подвижного объекта, более высокая точность измерений на равносигнальном направлении и на направлениях, близких к равносигнальному, за счет большей крутизны пеленгационной характеристики, а также за счет устранения ошибок измерений пеленга, обусловленных креном подвижного объекта. 5 ил.

Изобретение может быть использовано в комплексах определения местоположения источников радиоизлучения. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности пеленгования слабых сигналов. Способ пеленгования включает когерентный прием прямых радиосигналов пеленгационной антенной решеткой, а также прием ретранслированного сигнала источника дополнительной антенной. Высокая чувствительность при обнаружении сигнала достигается за счет нахождения взаимной корреляционной функции прямого и ретранслированного сигнала, а пеленгация проводится на основе анализа относительных фазовых характеристик взаимных корреляционных функций ретранслированного сигнала и сигналов, принятых каждой из пеленгационных антенн. 1 ил.
Наверх