Способ определения параметров движения источника радиоизлучения

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для определения параметров движения источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемым техническим результатом изобретения является увеличение количества (полнота) определяемых параметров движения ИРИ: местоположение, направление и модуль скорости движения ИРИ при высокой точности измерения 2-7% в зависимости от диапазона рабочих частот. Технический результат достигается за счет того, что в триангуляционном способе определения местоположения ИРИ путем измерения угловых направлений (пеленгов) на ИРИ - α1, α2, α3, из трех приемно-пеленгаторных пунктов, разнесенных друг от друга на расстояние, называемое базой, дополнительно одновременно в соответствующих приемо-пеленгаторных пунктах измеряют частоты принимаемого сигнала ИРИ - f1, f2, f3, вычисляют значения направления движения ИРИ - α и модуль скорости -|V| по соответствующим формулам. Способ может быть реализован на действующей пеленгационной системе, состоящей из трех приемо-пеленгаторных пунктов, например в авиационном диапазоне частот 100…400 МГц, в перспективе - до 1225 МГц, где скорость летательных аппаратов-носителей ИРИ составляет 300…3000 км/час. 4 ил.

 

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для определения параметров движения источника радиоизлучения (ИРИ).

Известен способ определения координат движущегося ИРИ с неизвестными параметрами и устройство для его осуществления, основанный на последовательном ряде измерений угловых координат движущегося ИРИ, измерение частоты излучения, принятого двумя приемниками, антенны которых движутся относительно с известными, но различными радиальными скоростями, расчете по результату измерений радиальной скорости ИРИ в каждый момент измерений, а начиная с третьего измерения, дальности до ИРИ [Россия, патент №2234712, 2004 г, 7 МПК G01S 11/00].

Данный способ позволяет определить только радиальную составляющую скорости движения ИРИ, а не истинную скорость и направление движения.

Известен разностно-дальномерный способ определения местоположения ИРИ, где в каждой паре позиций измеряют разность доплеровских сдвигов частоты, которая пропорциональна скорости изменения разностей дальностей, путем измерения смещения центральной частоты взаимно-корреляционной функции принятых сигналов [Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993 г., стр.319].

При определении местоположения источников узкополосных сигналов, используемых, например, в радиотелефонии, возникают большие ошибки 100…200% дальности, следовательно, и скорости [О.В. Король и др. Повышение точности определения местоположения узкополосных ИРИ многопозиционной разностно-дальномерной системой. «Радиотехника», 1998 г., №5, стр.79].

Способ также не позволяет определять направление движения ИРИ.

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому способу является триангуляционный способ определения координат ИРИ, основанный на измерении угловых направлений (пеленгов) на ИРИ из двух и более приеме - пеленгаторных пунктов, разнесенных между собой на расстояние, называемое базой и расчете координат ИРИ по известным формулам [Теоретические основы радиолокации. Под редакцией Я.Д.Ширмана. - М.: Сов. радио, 1970 г., стр.494-496].

Способ позволяет планшетным методом по нескольким измерениям (засечкам) дискретно определять только изменения местоположения ИРИ.

Техническим результатом изобретения является увеличение количества (полнота) определяемых параметров движения ИРИ: местоположение, направление и модуль скорости движения ИРИ.

Технический результат достигается тем, что в триангуляционном способе определения местоположения ИРИ путем измерения угловых направлений (пеленгов) на ИРИ - α1, α2, α3 из трех приемно-пеленгаторных пунктов, разнесенных друг от друга на расстояние, называемое базой, дополнительно одновременно в соответствующих приемо-пеленгаторных пунктах измеряют частоты принимаемого сигнала ИРИ - f1, f2, f3, вычисляют промежуточные значения направления движения ИРИ

и скорости движения ИРИ - по формулам

определяют однозначные значения направления движения ИРИ

и модуля скорости движения ИРИ -

где с - скорость распространения сигнала ИРИ;

n=3 при f1≠f2, f1≠f3, f2≠f3;

n=2 в остальных случаях.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа, показали, что в общедоступных источниках информации они отсутствуют.

Из уровня техники также не подтверждена известность влияния отличительных признаков заявленного изобретения на указанный заявителем технический результат. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень». Предлагаемый способ промышленно применим, так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его существования, работоспособности и воспроизводимости, а для реализации способа могут быть использованы известные материалы и оборудование.

На фиг.1 изображена схема реализации предлагаемого способа.

На фиг.2 представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

На фиг.3 представлена таблица, поясняющая образования доплеровского смещения частоты сигнала ИРИ и взаимосвязь между промежуточными и однозначными значениями параметров движения ИРИ со скоростью 300 м/с, частота излучения f0=100 МГц, применительно к схеме, изображенной на фиг.1 α1=100°, α2=140°, α3=60°.

На фиг.4 изображен спектр принимаемого сигнала ИРИ в полосе пропускания приемника - Δfnp, возможность определения средней частоты спектра движущегося ири-f1, по сравнению с неподвижным - f0.

Устройство для определения параметров движения ИРИ содержит (Фиг.2) приемо-пеленгаторные пункты 1.1, 1.2, 1.3, сигнальные выходы S1 (t, f1), S2 (t, f2), S3 (t, f3) которых подключены к соответствующим измерителям средней частоты спектра 2.1, 2.2, 2.3, а пеленгационных выходы α1, α2, α3 и выходы от измерителей средней частоты f1, f2, f3 подключены к бортовому вычислителю 3 ведущего приемо-пеленгаторного пункта 1.2.

Способ основан на измерении доплеровского смещения частоты сигнала движущегося ИРИ тремя разнесенными приемо-пеленгаторными пунктами 1.1, 1.2, 1.3. Все углы в схеме отсчитываются относительно одного направления (северный меридиан, фиг.1). Доплеровские смещения частоты сигнала ИРИ, принимаемые в трех приемо-пеленгаторных пунктах F1, F2, f3, образуются как результат проекции вектора скорости ИРИ - на соответствующие линии пеленгов (Фиг.3). Выразив проекционные углы вектора скорости на соответствующие линии пеленгов через α1, α2, α3, α, получим систему трех уровней с тремя неизвестными α, V,f0

где f0 - частота излучения сигнала ИРИ. Решения системы уравнений (5) относительно а и V имеет промежуточные значения, поскольку существует неоднозначность определения угла α и знака скорости V. Кроме того, формулы определения скорости (2) являются разрывными функциями при значениях аргумента f1=f2, f1=f3, f2=f3, что соответствует направлению движения ИРИ по биссектрисам углов, образованных линиями соответствующих пеленгов. Поскольку невозможно одновременное движение ИРИ по двум и более биссектрисам, совместная неопределенность измерения скорости V12, V13, V23 исключена. Однозначность промежуточных значений параметров движения ИРИ определяют с помощью формул (3,4). Точность измерения параметров движения ИРИ - α, V определяется точностью измерения пеленгов - α1, α2, α3, точностью измерения частоты сигнала ИРИ - f1, f2, f3 и значением углов пересечения линий соответствующих пеленгов [Радиотехнические системы./ Под ред. Ю.И.Казаринова, М., «Высшая школа», 1990 г., стр.235-236].

Для минимизации погрешности, вызванной различием точности измерения параметров приемо-передающими пунктами 1.1, 1.2, 1.3, расчет модуля скорости движения ИРИ производят как усредненное значение от вычисленных по формулам (2).

где n=3 при f1≠f2, f1≠f3, f2≠f3;

n=2 в остальных случаях.

В предлагаемом способе носителем информации о скорости перемещения ИРИ является частота принимаемого сигнала - f.

Известно, что дисперсия измеряемой частоты равна [Радиотехнические системы./ Под ред. Ю.М.Казаринова, М., «Высшая школа», 1990 г., стр.134-136].

где TЭ - эффективная (среднеквадратическая) длительность сигнала, квадрат которой есть момент инерции фигуры под кривой |S(t)|/2E (под квадратом огибающей сигнала, нормированным так, чтобы площадь под ним была равна единице) относительно центра тяжести;

- параметр обнаружения, равный отношению сигнал/шум на выходе фильтра, согласованного с обнаруживаемым сигналом S(t), для работы радиопеленгатора q≥10.

Оценим потенциальную точность измерения частоты применительно к авиационному диапазону частот 100…400 МГц при скорости перемещения (полета) ИРИ V=1000 км/ч. Доплеровское смещение частоты сигнала ИРИ составит F=90…370 Гц.

Наиболее часто применяемым сигналом в этом диапазоне является радиотелефонный речевой сигнал, который представляет нестационарный случайный процесс. Однако изменение во времени его энергии можно считать постоянным на интервалах времени TЭ=10…30 мс, и на этих интервалах можно рассматривать радиотелефонный сигнал как детерминированную функцию [Повышение точности определения местоположения источников узкополосных радиоизлучений многопозиционной разностно - дальномерной системой, О.В.Король и др., М., «Радиотехника», 1998 г., №5, стр.79-81].

Дисперсия измерения частоты радиотелефонного речевого сигнала составит:

Из (6) следует, что в рассмотренном случае относительная погрешность измерения частоты радиотелефонного сигнала ИРИ составит 2-7% в зависимости от диапазона рабочих частот. Принцип работы устройства, реализующего заявляемый способ, заключается в следующем. На входе приемо-пеленгаторных пунктов 1.1, 1.2, 1.3 от ИРИ, движущегося со скоростью V, одновременно поступают сигналы S1(t,f1), S2(t,f2), S3(t,f3), по которым определяют направления на ИРИ (пеленги) α1, α2, α3, что является штатной операцией приемо-пеленгаторных пунктов 1.1, 1.2, 1.3. После селекции в пределах полосы пропускания приемников и усиления в приемо-пеленгаторных пунктах 1.1, 1.2, 1.3 сигналы ИРИ S1(t, f1), S2(t, f2), S3(t, f3), поступают на соответствующие измерители срдней частоты спектра 2.1, 2.2, 2.3, где определяют среднюю частоту спектра сигнала ИРИ с учетом доплеровского смещения

На фиг.3 представлены расчетные значения доплеровского смещения частоты F1, F2, F3.

Определим критерий, по которому измеряются частоты принимаемого сигнала ИРИ - f1, f2, f3. При приеме сигнала от движущегося ИРИ форма огибающей его спектра S(f) фиг.4 не изменяется. Она определяется видом модуляции и передаваемой информацией в данный момент времени (измерения). При этом составляющие спектра S1(f) сигнала движущегося ИРИ будут иметь доплеровское смещение частоты - F1 по отношению к составляющим спектра S0 (f) сигнала неподвижного ИРИ в пределах полосы пропускания приемника - Δfпр. Максимальную мощность в этом случае имеет сигнал на средней частоте спектра (энергетический центр спектра), значение которой измеряют для реализации способа. Это накладывает дополнительные требования к точности и идентичности измерения средней частоты спектра на каждом приемо-пеленгатором пункте и может быть реализовано с помощью цифровой обработки сигналов. Информация об пеленгах - α1, α2, α3, и значениях средней частоты спектра f1, f2, f3 сигналов движущегося ИРИ по каналам передачи данных поступают на бортовой вычислитель 3 ведущего приемо-пеленгаторного пункта 1.1. Вычисления производятся по алгоритмам в соответствии с формулами (1), (2), (3), (4). Измерения пеленгов - α1, α2, α3, средней частоты спектров сигналов ИРИ f1, f2, f3 и вычисления параметров движения ИРИ α и |V| производят синхронно в соответствии со штатным алгоритмом работы приемо-пеленгаторных пунктов 1.1, 1.2, 1.3.

Способ может быть реализован на действующей пеленгационной системе, состоящей из трех приемо-пеленгаторных пунктов 1.1, 1.2, 1.3, работающих в авиационном диапазоне частот 100…400 МГц, в перспективе - до 1225 МГц, где скорость летательных аппаратов-носителей ИРИ составляет 300…3000 км/час.

Из сказанного следует, что предлагаемый способ обеспечивает измерение таких важных параметров движения ИРИ, как местоположение, направление и модуль скорости движения ИРИ в реальном масштабе времени (по единичному измерению).

Способ определения параметров движения источника радиоизлучения (ИРИ), основанный на определении местоположения ИРИ путем измерения угловых направлений (пеленгов) на ИРИ - α1, α2, α3 из трех приемно-пеленгаторных пунктов, разнесенных друг от друга на расстояние, называемое базой, отличающийся тем, что одновременно в соответствующих приемно-пеленгаторных пунктах измеряют частоты принимаемого сигнала ПРИ - f1, f2, f3, вычисляют промежуточные значения направления движения ИРИ

и скорости движения ИРИ по формулам

при f1≠f2;

при f1≠f3;

при f2≠f3,
определяют однозначные значения направления движения ИРИ

и модуля скорости движения ИРИ

где c - скорость распространения сигнала ИРИ;



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано в системах определения дальности. .

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к системам для определения дальности без использования отражения или вторичного излучения, и может быть использовано для определения дальности до пространственно распределенных источников излучения.

Предлагаемая группа изобретений относится к области вооружения и военной техники, в частности к стрельбе комплекса вооружения боевой машины (БМ) по цели. Предлагаемый способ стрельбы вооружения БМ по цели включает обнаружение и распознавание цели, взятие на сопровождение и сопровождение цели с одновременным дальнометрированием, определение угловых поправок стрельбы из математических выражений с использованием в качестве входных параметров, в частности, значений угловых скоростей, поступающих с органов управления наводчика или командира. Способ также включает постоянное отклонение с учетом угловых поправок стволов пушечной или пулеметной установки (ПУ) относительно линии визирования и стрельбу по цели. При определении угловых поправок стрельбы используют значения угловых скоростей, скорректированных с учетом предварительно полученной до стрельбы экспериментальной зависимости угловой скорости линии визирования. Согласно изобретению система снабжена последовательно соединенными блоком управления (БУ) и устройством корректирования угловой скорости линии визирования по горизонтальному и вертикальному каналам. Для определения экспериментальной угловой скорости линии визирования последовательно с использованием специально организуемого стенда для измерения угловой скорости для каждой заданной угловой скорости поочередно перемещают башню или блок оружия соответственно по горизонтальному или вертикальному каналам. При каждом перемещении по истечении заданного времени замеряют их углы поворота, определяют искомую угловую скорость линии визирования. По полученным значениям воспроизводят зависимость угловой скорости линии визирования от угловой скорости, поступающей с органов управления ПН или ПК или автомата сопровождения, и запоминают эту зависимость. Достигается повышение точности и соответственно эффективности стрельбы вооружения БМ по подвижным целям, в особенности по скоростным целям, а также при больших полетных временах снаряда, обусловленных, в частности, низкоскоростной баллистикой и большими дальностями стрельбы. 3 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области пассивной локации и может быть использовано для определения направления и дальности до разноизлучающих удаленных объектов. Достигаемый технический результат - упрощение устройства. Указанный результат достигается за счет того, что устройство содержит пеленгационное устройство, индикатор, два блока элементов совпадения, амплитудный селектор, датчик высоты ионосферы и постоянное запоминающее устройство. Перечисленные элементы определенным образом соединены между собой. 2 ил.

Изобретение относится к радиолокации и может быть применено для измерения пространственных координат цели, включая высоту цели, при использовании двухкоординатных радиолокационных станций (РЛС), определяющих пеленг и дистанцию до цели, объединенных в многопозиционную систему РЛС. Достигаемый технический результат - увеличение точности измерения пространственных координат цели при использовании двухкоординатных РЛС, объединенных в систему. Способ заключается в определении рассогласований между координатами цели, спроецированными на плоскость, вызванными ненулевой высотой ее нахождения и вычисленными с помощью каждой из двухкоординатных РЛС, и определении высоты нахождения цели, наилучшим образом соответствующей всем имеющимся рассогласованиям координат на плоскости. 2 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронным системам сопровождения, в частности к следящим системам по направлению (измерителям углов и угловых скоростей линии визирования), в которых используется инерционный привод антенны, и может быть использовано для эффективного управления инерционными следящими системами по направлению в режиме сопровождения различных воздушных объектов, включая интенсивно маневрирующие. Достигаемый технический результат - высокоточное устойчивое сопровождение сверхманевренных целей по направлению при использовании обычных инерционных приводов антенн, без требования изменения конструкции привода антенны. Предлагаемый способ позволяет учесть в законе управления угловую скорость линии визирования, курс носителя и их производные, при этом инерционные свойства привода антенны позволяют обеспечить устойчивое и точное сопровождение интенсивно маневрирующего объекта (ИМО). При этом сигнал управления формируется в системе управления определенным образом. 5 ил.

Изобретение относится к радиолокации, в частности к способам определения параметров положения цели при прямолинейном равномерном движения в окрестности радиолокационной станции (РЛС), и может быть использовано для получения дополнительных данных по перемещению объектов в пространстве, в том числе высоты, при использовании двухкоординатных РЛС, осуществляющих круговой или секторный обзор пространства. Технический результат - расширение функциональных возможностей существующих двухкоординатных РЛС. Указанный результат достигается за счет того, что в двухкоординатную РЛС между блоком вторичной обработки информации и блоком индикации информации вводят блок постобработки данных траектории цели, состоящий из вычислителя, вычитателя и компаратора, на вход блока постобработки данных траектории цели из блока вторичной обработки информации поступают отфильтрованные замеры положения цели, из которых отбирают три последовательных замера, обрабатывают их в вычислителе, выбирают и сохраняют в вычитателе одно достоверное значение предполагаемой высоты цели при прямолинейной траектории, затем в случае проведения первой итерации переходят на обработку в вычислителе следующих замеров положения цели, а при проведении второй и последующих итераций в вычитателе определяют отклонение вновь полученной предполагаемой высоты от ранее вычисленной, в компараторе фиксируют отклонение, проводят оценку правильности гипотезы прямолинейности и равномерности, принимают вычисленное значение высоты, которое передают в блок индикации информации и далее переходят на обработку следующих замеров, поступивших в блок постобработки данных траектории цели. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам и системам пассивной радиолокации, и предназначено для получения точных оценок местоположения заходящего на посадку летательного аппарата по излучаемому с его борта радиосигналу, и представляет собой комплекс радиоэлектронных средств, который содержит не менее двух узкобазовых подсистем, соединенных высокоскоростными линиями передачи информации с центральным пунктом обработки. Достигаемый технический результат – повышение точности оценки вектора координат, описывающего местоположение источника радиоизлучения. Указанный результат достигается за счет того, что узкобазовая подсистема оснащена активной фазированной многокольцевой антенной решеткой и осуществляет прием радиосигналов, их синхронную демодуляцию многоканальным квадратурным приемником и преобразование в цифровую форму посредством многоканального аналого-цифрового преобразователя, при этом центральный пункт обработки производит оценку местоположения источника излучения на основе совместной обработки всех принятых сигналов с использованием комбинированного одноэтапного алгоритма, состоящего в формировании решающей функции на основе метода максимального правдоподобия и ее последующей оптимизации и исключающего выполнение промежуточных вычислений временных и фазовых задержек и углов пеленга. 3 н.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) ультракороткого–сверхвысокочастотного (УКВ-СВЧ) диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы). Достигаемый технический результат - определение КМПИРИ одним постом радиоконтроля (РКП) и n, равно или более трех, виртуальных постов (ВП) без применения пеленгаторов и радиоприемников с автокорреляторами. Указанный результат достигается тем, что в основе способа лежит энергетический принцип, заключающийся в измерении (или вычислении) напряженности поля ИРИ и в нескольких точках пространства с известными координатами их местоположения. При этом напряженность поля ИРИ на РКП измеряют, а в дополнительной точке (точках) вычисляют. В качестве дополнительной точки в способе предложен виртуальный пост (ВП), координаты которого и параметры его виртуальной антенны (диаграмма направленности и высота подвеса) задаются. При использовании n ВП они «размещаются» не на одной прямой с РКП и «отстоят» от него по широте и (или) по долготе на несколько угловых минут. Вычисление напряженности на ВП основано на принципе корреляционной зависимости (КЗ) напряженностей полей, создаваемых в заданном диапазоне частот множеством источников радиоизлучения, находящихся согласно базе данных в зоне электромагнитной доступности РКП и вычисляемых, как для РКП, так и для всех заданных ВП по определенной программе. 5 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы). Достигаемый технический результат - определение КМПИРИ одним постом радиоконтроля (РКП) и n, равно или более двух, виртуальных постов (ВП) без применения пеленгаторов и радиоприемников с автокорреляторами. Указанный результат достигается тем, что в основе способа лежит энергетический принцип, заключающийся в измерении (или вычислении) напряженности поля ИРИ и в нескольких точках пространства с известными координатами их местоположения. При этом напряженность поля ИРИ на РКП измеряют, а в дополнительной точке (точках) вычисляют. В качестве дополнительной точки в способе предложен виртуальный пост (ВП), координаты которого и параметры его виртуальной антенны (диаграмма направленности и высота подвеса) задаются. При использовании n ВП их размещают не на одной прямой с РКП и «отстоят» от него по широте и (или) по долготе на несколько угловых минут. Вычисление напряженности на ВП основано на принципе корреляционной зависимости (КЗ) напряженностей полей, создаваемых множеством источников радиоизлучения в заданном диапазоне частот, находящихся согласно базе данных в зоне электромагнитной доступности РКП и вычисляемых как для РКП, так и для всех заданных ВП по определенной программе.1 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании многопозиционных комплексов радиотехнического наблюдения. Достигаемым техническим результатом изобретения является повышение точности определения местоположения источников квазинепрерывного широкополосного сигнала комплексом радиотехнического наблюдения и уменьшение времени местоопределения источников радиоизлучения. Способ заключается в: приеме антенной решеткой квазинепрерывного широкополосного сигнала на каждой приемной позиции комплекса радиотехнического наблюдения, формировании интервалов наблюдения длительностью tн, на которых рассчитывается корреляционная матрица сигналов Rxx(m) входной реализации квазинепрерывного широкополосного сигнала по определенной формуле, расчете разностной корреляционной матрицы сигналов ΔRxx(m)=Rxx(m)-Rxx(m+l), расчете определителя разностной корреляционной матрицы с последующим формированием и нормированием зависимости для построения линий положений; вычислении взаимной корреляционной функции зависимости по соответствующей формуле, определении разности хода для каждой позиции по максимуму огибающей взаимной корреляционной функции системой взаимной корреляционной обработки, оценке координат источника квазинепрерывного широкополосного сигнала разностно-дальномерным способом на основе анализа временной зависимости определителя разностно-корреляционных матриц сигналов формируемых в элементах антенных решеток приемных пунктов комплекса радиотехнического наблюдения. 5 ил.

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может быть использовано в двух- и многопозиционных измерительных комплексах для определения пространственных координат местоположения источников радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - определение пространственных координат местоположения ИРИ, наблюдаемого под малыми углами места, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что способ осуществляют на базе пассивного двухпозиционного измерительного комплекса., при этом на двух приемных позициях комплекса измеряют мощности излучения ИРИ и на одной из них - угловые координаты ИРИ для одного момента времени. Далее проводят совместную обработку угловых и энергетических измерений и получают пространственные координаты местоположения ИРИ с учетом влияния подстилающей поверхности на результаты энергетических измерений, причем, если ИРИ находится на большой дальности, то учитывают также и кривизну Земли. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх