Способ определения пространственных координат источника радиоизлучения



Способ определения пространственных координат источника радиоизлучения
Способ определения пространственных координат источника радиоизлучения

Владельцы патента RU 2601871:

Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к пассивным системам радиоконтроля и может быть использовано в системах местоопределения радиоизлучающих средств. Достигаемый технический результат - снятие ограничения по взаимному пространственному расположению приемных каналов пеленгационных пунктов. Указанный результат достигается за счет того, что используют многопозиционную систему, содержащую минимум два разнесенных в пространстве пункта приема и обработки сигналов (ППОС) и информационно связанный с ними пункт определения пространственных параметров источника радиоизлучения (ПОПП). ППОС содержат по три произвольно расположенных относительно друг друга приемных канала (точки), в каждом из них производится оценка фазы принимаемой волны. При этом ППОС имеют координатную привязку каждого приемного канала (точки) в декартовой системе координат. Значения координат точек приема (каналов) и значения оценки фазы прихода волны в каждом канале поступают на ПОПП, в котором с использованием измеренных значений фаз ИРИ строят фазовые плоскости принимаемого поля каждым ППОС, а координаты ИРИ определяют по координатам середины минимального отрезка, соединяющего прямые нормалей к этим фазовым плоскостям. 2 ил.

 

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пассивным системам радиоконтроля, и может быть использовано в системах местоопределения радиоизлучающих средств.

Известен способ местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) по фазовому фронту принимаемой волны (см., например, Куприянов А.И., Сахаров А.В. Теоретические основы радиоэлектронной борьбы. - М.: «Издательское предприятие «Вузовская книга», 2007, стр. 33-40, Гришин Ю.П., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. - М.: «Высшая школа», 1990, стр. 380), основанный на размещении в зоне приема сигналов ИРИ N≥2 пространственно разнесенных пунктов приема и обработки сигналов (ППОС) и информационно связанного с ними пункта определения пространственных параметров (ПОПП) ИРИ, использовании каждым ППОС четырех приемных каналов, размещении четырех приемных каналов каждого ППОС в одной плоскости попарно с взаимно перпендикулярными базами, ориентированными по магнитным полюсам, осуществлении координатной привязки приемных каналов каждого ППОС, передаче значений координат привязки приемных каналов на ПОПП ИРИ, приеме сигнала ИРИ приемными каналами каждого ППОС, определении фаз прихода сигнала ИРИ приемными каналами каждого ППОС и передаче их значений на ПОПП ИРИ, вычислении на ПОПП ИРИ координат местоположения ИРИ относительно координат ППОС.

Недостатком указанного способа является ограничение по взаимному пространственному положению приемных каналов, обусловленное требованиями ортогонального расположения и пространственной ориентации их пар, что не всегда выполнимо в подвижных многопозиционных системах или в труднодоступной местности.

Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является снятие ограничения по взаимному пространственному расположению приемных каналов пунктов приема и обработки сигналов ИРИ.

Технический результат достигается тем, что в известном способе определения пространственных координат ИРИ, заключающемся в размещении в зоне приема сигналов ИРИ N≥2 пространственно разнесенных ППОС и информационно связанного с ними ПОПП ИРИ, осуществлении координатной привязки приемных каналов каждого ППОС, передаче значений координат привязки приемных каналов на ПОПП ИРИ, определении фаз прихода сигнала ИРИ приемными каналами каждого ППОС и передаче их значений на ПОПП ИРИ, вычислении на ПОПП ИРИ координат местоположения ИРИ относительно координат ППОС, производят в каждом ППОС прием сигнала ИРИ тремя приемными каналами, размещенными произвольно относительно друг друга в одной плоскости, с использованием измеренных значений фаз на ПОПП ИРИ строят фазовые плоскости принимаемого поля каждым ППОС, а координаты ИРИ определяют по координатам середины минимального отрезка, соединяющего нормали к этим фазовым плоскостям.

Сущность изобретения заключается в следующем. Для определения координат местоположения ИРИ используют многопозиционную систему, содержащую минимум два разнесенных в пространстве ППОС и информационно связанного с ними ПОПП. ППОС содержат по три произвольно расположенных относительно друг друга приемных канала (точки), в каждом из которых производится оценка фазы принимаемой волны. При этом ППОС имеют координатную привязку каждого приемного канала (точки). Значения координат точек приема (каналов) и значения оценки фазы прихода волны в каждом канале поступают на ПОПП, в котором с использованием измеренных значений фаз на ПОПП ИРИ строят фазовые плоскости принимаемого поля каждым ППОС, а координаты ИРИ определяют по координатам середины минимального отрезка, соединяющего нормали к этим фазовым плоскостям.

С целью определения пространственных координат в районе энергетической доступности ИРИ устанавливают минимум два ППОС, каждый приемный канал которых имеет координатную привязку в декартовой системе координат. Ориентированы приемные каналы каждого ППОС произвольно относительно друг друга. ППОС также имеют информационные каналы передачи данных на ПОПП, в котором осуществляется определение пространственных координат ИРИ. Информационные данные содержат информацию о значениях координат установки (привязки) приемных каналов и значениях фаз принимаемой радиоволны, определяемых каждым приемным каналом. На фигуре 1 представлена геометрическая схема взаимного расположения приемных каналов (устройств приема и оценки фазы радиоволны) ППОС 1, 2 и ИРИ 3, размещенного в точке И0. ППОС 1, 2 имеют по три приемных канала (точки) П11, П12, П13, П21, П22, П23 (где первый нижний индекс соответствует номеру ППОС 1,2, второй нижний индекс - номеру приемного канала (точки) ППОС), которые образуют плоскости 4, 5. Расстояние между приемными каналами определяется базой или длиной волны принимаемого сигнала (см., например, Гришин Ю.П., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. - М.: «Высшая школа», 1990, стр. 378-379). Посредством измерения фазы электромагнитной волны в каждом канале формируют соответствующие фазовые плоскости 6, 7 (фазовые портреты). Пространственное местоположение ИРИ 3 определяют по положению координат середины отрезка 8, являющимся кратчайшим расстоянием между прямыми нормалей 9, 10 к плоскостям - фазовым портретам 6, 7, восстановленными (построенными) в соответствии с плоскостными координатами приемных каналов и значениями фазы ЭМВ Р11, Р12, Р13, Р21, Р22, Р23.

На основе координат P11, P12, P13, P21, P22, P23 формируют уравнения пространственно-фазовых плоскостных портретов (фазовых плоскостей) 6, 7 (Беклемешев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. - М.: «Высшая школа», 1998, стр. 45-69) и уравнения нормальных векторов 9, 10 к данным плоскостям. Для формирования уравнений прямых 9 и 10, ортогональных плоскостям 6, 7, определяемых через точку и направляющий вектор, в качестве которого рассматриваются вектора нормалей к соответствующим плоскостям, используют их представление в параметрической форме. Точки, через которые проходят соответствующие прямые 9 и 10, определяют как центры тяжести плоскостей с единичной массой в задающих координатах (Беклемешев Д.В. Курс аналитической геометрии и линейной алгебры. - М.: «Высшая школа», 1998, стр. 62-64). Решение определенной системы уравнений (решение по причине громоздкости выражений не приводится) позволяет определить координаты крайних точек И1, И2 кратчайшего отрезка 8 между нормалями 9 и 10 к соответствующим фазовым плоскостям 6, 7 принимаемой волны. А координаты местоположения ИРИ 3 И0 определяют по координатам середины отрезка И1 И2. Следовательно, для нахождения координат местоположения ИРИ необходимо определить координаты середины наименьшего отрезка, соединяющие нормали к фазовым плоскостям принимаемых полей ППОС. При этом приемные каналы ППОС могут быть установлены произвольно как в пространстве, так и относительно друг друга.

На фигуре 2 представлена блок - схема устройства, с помощью которого может быть реализован предлагаемый способ. Блок - схема устройства содержит первый и второй ППОС 11, 12, ПОПП 13 и ИРИ 14.

Устройство работает следующим образом. Первый и второй ППОС 11, 12 предварительно осуществляют координатную привязку приемных каналов, значение координат которых передают по информационным каналам на ПОПП 13. В случае поступления на вход каждого приемного канала ППОС 11, 12 сигнала ИРИ 14 осуществляется определение его фазы, значение которой также передается на ПОПП 13. При этом для организации вычислительного процесса данные, поступившие по информационным каналам, представляются в цифровом виде. На ПОПП 13 производится определение пространственных координат ИРИ 14.

Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства, заключающиеся в возможности снятия ограничений по взаимному расположению и ориентации приемных каналов ППОС.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений неизвестен способ определения пространственных координат ИРИ, основанный на размещении в зоне приема сигналов ИРИ N≥2 пространственно разнесенных ППОС и информационно связанного с ними ПОПП ИРИ, осуществлении координатной привязки приемных каналов каждого ППОС, передаче значений координат привязки приемных каналов на ПОПП ИРИ, определении фаз прихода сигнала ИРИ приемными каналами каждого ППОС и передаче их значений на ПОПП ИРИ, вычислении на ПОПП ИРИ координат местоположения ИРИ относительно координат ППОС, приеме в каждом ППОС сигнала ИРИ тремя приемными каналами, размещенными произвольно относительно друг друга в одной плоскости, постройке на ПОПП ИРИ с использованием измеренных значений фаз фазовых плоскостей принимаемого поля каждым ППОС и определении координат ИРИ по координатам середины минимального отрезка, соединяющего нормали к этим фазовым плоскостям.

Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства. Например, для измерения фаз прихода волны ИРИ каналами каждого ППОС могут использоваться фазовые дискриминаторы (см., например, Коростелев В.В. Пространственно временная теория радиосистем. - М.: «Радио и связь», 1987, стр. 275-281). При этом уровень элементной базы позволяет осуществить комбинирование рассматриваемых радиоэлектронных устройств в единой информационной сети с использованием радионавигационных позиционных систем.

Способ определения пространственных координат источника радиоизлучения, основанный на размещении в зоне приема сигналов источника радиоизлучения N≥2 пространственно разнесенных пунктов приема и обработки сигналов и информационно связанного с ними пункта определения пространственных параметров источника радиоизлучения, осуществлении координатной привязки приемных каналов каждого пункта приема и обработки сигналов, передаче значений координат привязки приемных каналов на пункт определения пространственных параметров источника радиоизлучения, определении фаз прихода сигнала источника радиоизлучения приемными каналами каждого пункта приема и обработки сигналов и передаче их значений на пункт определения пространственных параметров источника радиоизлучения, вычислении на пункте определения пространственных параметров источника радиоизлучения координат местоположения источника радиоизлучения относительно координат каждого пункта приема и обработки сигналов, отличающийся тем, что в каждом пункте приема и обработки сигналов производят прием сигналов источника радиоизлучения тремя приемными каналами, размещенными произвольно относительно друг друга, с использованием измеренных значений фаз на пункте определения пространственных параметров источника радиоизлучения строят фазовые плоскости принимаемого поля каждым пунктом приема и обработки сигналов, а координаты источника радиоизлучения определяют по координатам середины минимального отрезка, соединяющего прямые нормалей к этим фазовым плоскостям.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к пассивным системам радиомониторинга радиоэлектронных средств, в частности может быть использовано в системах местоопределения источников радиоизлучения (ИРИ).

Изобретение относится к области радиотехники и может найти применение при обработке радиосигналов, а также в разностно-дальномерной системе местоопределения источников радиоизлучений.

Изобретение относится к пассивным системам радиомониторинга и может быть использовано в системах местоопределения источников радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - сокращение времени определения принадлежности местоположения ИРИ к ограниченной области пространства.

Способ местоопределения источника радиоизлучения (ИРИ) относится к радиотехнике, а именно к пассивным системам радиоконтроля. Достигаемый технический результат - повышение точности местоопределения ИРИ, функционирующих в труднодоступной местности.

Изобретение относится к способу спутниковой навигации мобильных объектов железнодорожного транспорта на основе известной траектории движения. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пассивным системам радиоконтроля, и, в частности, может быть использовано в системах местоопределения радиоизлучающих средств УКВ-диапазонов.

Изобретение относится к спутниковой навигации и может быть использовано для повышения точности определения вектора состояния космических аппаратов. .

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в радионавигационных системах ближней навигации. .

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пассивным системам радиоконтроля. .

Изобретение относится к определению местоположения объектов с помощью спутников, в частности к способу определения местоположения абонентского аппарата в спутниковой системе связи с использованием характеристик сигналов связи.

Изобретение относится к пассивным системам радиомониторинга и может быть использовано в системах местоопределения источников радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат изобретения - повышение эффективности определения координат ИРИ, размещенных в труднодоступной местности. Сущность изобретения заключается в предварительной доставке в предполагаемый район нахождения ИРИ минимум трех самораскрывающихся дистанционно управляемых летательных аппаратов (СДУБЛА), на борту которых установлена требуемая для радиомониторинга радиоэлектронная аппаратура. При этом доставка осуществляется пуском минимум трех носителей. Бортовая радиоэлектронная аппаратура включает устройства определения координат СДУБЛА, поиска и определения параметров сигналов ИРИ и приемопередачи необходимых данных. После доставки СДУБЛА в район размещения ИРИ бортовая радиоэлектронная аппаратура одновременно по сигналу «пуска» или автоматически приводится в работоспособное состояние, при этом определяют координаты местоположения СДУБЛА, передают их значения на пункт радиоконтроля. При необходимости изменяют местоположение СДУБЛА путем передачи соответствующих сигналов управления полетом. Осуществляют поиск, обнаружение и определение параметров сигналов ИРИ, значения которых также передают на пункт радиоконтроля. На пункте радиоконтроля по поступившим данным осуществляется определение местонахождения ИРИ относительно координат СДУБЛА. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к пассивным системам радиоконтроля, и, в частности, может быть использовано для высокоточного определения с помощью летательных аппаратов координат источников радиоизлучений (ИРИ), излучающих непрерывные или квазинепрерывные сигналы. Достигаемый технический результат - снижение аппаратурных затрат при реализации способа на базе изделий функциональной электроники, а при реализации способа на базе аппаратных средств цифровой обработки сигналов - повышение быстродействия за счет уменьшения количества арифметических операций. Указанный результат достигается за счет того, что способ определения координат ИРИ заключается в приеме сигналов ИРИ на трех летательных аппаратах, их ретрансляции на центральный пункт обработки и вычислении координат ИРИ по разностям радиальных скоростей, при этом дополнительно находятся доплеровские сдвиги частоты как аргумент максимизации амплитудного спектра произведения сигнала с одного ретранслятора на сигнал с другого ретранслятора, подвергнутый комплексному сопряжению и сдвигу на временную задержку, которая определяется как аргумент максимизации модуля функции взаимной корреляции преобразованных сигналов, полученных путем перемножения исходных сигналов на эти же сигналы, подвергнутые комплексному сопряжению и временному сдвигу на интервал T, превышающий величину, обратно пропорциональную удвоенной ширине спектра сигнала.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в пассивных системах местоопределения (МО) источников радиоизлучения (ИРИ), размещенных на неровных участках местности. Достигаемый технический результат – снижение погрешности определения координат ИРИ. Сущность изобретения заключается в расположении четырех приемных пунктов (ПП), размещенных на беспилотных летательных аппаратах (БЛА) типа "мультикоптер" в районе предполагаемого нахождения ИРИ. В указанный район ПП доставляются посредством беспилотного или пилотируемого летательного аппарата среднего класса. В состав каждого ПП входят блок навигационно-временного обеспечения, ненаправленная антенна, панорамный приемник, приемопередатчик. В районе предполагаемого нахождения ИРИ приемные пункты распределяют в пространстве по команде с наземного пункта управления и обработки (НПУО), формируя, таким образом, разностно-дальномерную систему (РДС) МО. Приемные пункты располагают в вершинах тетраэдра: периферийные ПП в вершинах его нижнего основания, а опорный в вершине над основанием. В образованной РДС по сигналам блоков навигационно-временного обеспечения каждого ПП осуществляется определение их координат в пространстве, высокоточная привязка к собственной системе координат РДС и передача координатной информации о периферийных ПП на опорный. По команде с него все ПП выполняют поиск сигнала ИРИ в заданном частотном диапазоне и при обнаружении сигнала ретранслируют его на опорный. Прием и ретрансляция сигнала ИРИ приемными пунктами осуществляются их панорамными приемниками и приемопередатчиками соответственно. На опорном ПП на основе вычисления корреляции между сигналом, принятым на нем, и сигналами, ретранслированными с периферийных ПП, вычисляются и отправляются на НПУО координаты обнаруженного ИРИ. На НПУО оценивается значение погрешности полученных координат и в случае превышения требуемого значения, установленного оператором, осуществляется пересчет собственных координат всех ПП для их перестроения. Такое перестроение ПП относительно ИРИ выполняется до тех пор, пока погрешность определения его координат не установится ниже требуемого значения. 8 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к способам определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ), и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения ИРИ с летательного аппарата (ЛА), в частности с беспилотного ЛА. Техническим результатом изобретения является повышение точности определения координат ИРИ в пространстве на основе использования сферических поверхностей положения (СПП) ИРИ, формируемых вращением окружностей Аполлония вокруг осей, соединяющих соответствующие фокусы. При этом в качестве фокусов окружностей Аполлония выступают точки расположения ЛА в 3-мерном пространстве в различные моменты времени. Способ основан на приеме радиосигналов ИРИ в заданной полосе частот ∆F перемещающимся в пространстве измерителем, размещенным на ЛА, измерении и запоминании первичных координатно-информативных параметров, в качестве которых используют амплитуды напряженностей электрического поля (АНЭП), с одновременным измерением и запоминанием вторичных параметров (ВП) - пространственных координат ЛА, при этом измеряют и запоминают N≥5 раз совокупности АНЭП и ВП в процессе перемещения ЛА по произвольной траектории, вычисляют N-1 коэффициентов окружностей Аполлония, формируют N-1 СПП ИРИ, а в качестве координат ИРИ в пространстве принимают координаты точки пересечения N-1 указанных СПП ИРИ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к пассивным системам радиоконтроля и может быть использовано в системах местоопределения радиоизлучающих средств. Достигаемый технический результат - снятие ограничения по взаимному пространственному расположению приемных каналов пеленгационных пунктов. Указанный результат достигается за счет того, что используют многопозиционную систему, содержащую минимум два разнесенных в пространстве пункта приема и обработки сигналов и информационно связанный с ними пункт определения пространственных параметров источника радиоизлучения. ППОС содержат по три произвольно расположенных относительно друг друга приемных канала, в каждом из них производится оценка фазы принимаемой волны. При этом ППОС имеют координатную привязку каждого приемного канала в декартовой системе координат. Значения координат точек приема и значения оценки фазы прихода волны в каждом канале поступают на ПОПП, в котором с использованием измеренных значений фаз ИРИ строят фазовые плоскости принимаемого поля каждым ППОС, а координаты ИРИ определяют по координатам середины минимального отрезка, соединяющего прямые нормалей к этим фазовым плоскостям. 2 ил.

Наверх