Способ определения местоположения работающей рлс пассивным многолучевым пеленгатором

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения работающей радиолокационной станции (РЛС), имеющей сканирующую направленную антенну. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем обеспечения определения местоположения как РЛС кругового, так и секторного обзора относительно пассивного многолучевого пеленгатора (ПМП) при отсутствии на местности радиоконтрастных объектов при одновременном повышении дальности действия системы. В способе осуществляют определение местоположения сканирующей РЛС посредством ПМП с управляемыми лучами, производят прием и выделение в ПМП прямых импульсных сигналов, излучаемых РЛС по узкому лучу, обнаруживают импульсные сигналы, переотраженные подстилающей поверхностью земли или моря. Осуществляют прием прямых импульсных сигналов, излученных РЛС при проходе сканирующей антенной РЛС направления на ПМП, и измеряют их длительности , направляют первый луч ПМП на РЛС, затем обнаруживают и измеряют длительности τ_1i сигналов, принятые по второму лучу ПМП. Обнаруживают и измеряют длительности интервалов времени, измеряемых от переднего фронта сигнала, пришедшего по второму лучу до заднего фронта сигнала, принятого по третьему лучу, после чего определяют угол α_i поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП и расстояние от ПМП до РЛС. 5 ил.

 

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения работающей радиолокационной станции (РЛС), имеющей сканирующую направленную антенну.

В настоящее время для некоторых измерительных комплексов (например, систем определения дальности до объектов радиотехническими методами, радионавигации и комплексов радиоэлектронного подавления) актуальна задача оперативного определения дальностей до работающих РЛС, получаемых пассивной автономной угломерной системой.

Известен способ пассивного определения дальности до цели с использованием сигнала обзорной сканирующей РЛС (см. 1. патент РФ на изобретение №2217772, МПК G01S 3/02, опубл. 02.11.2001). Сущность способа состоит в следующем. Измеряют разность азимутов приемной позиции и цели относительно РЛС, разность азимутов РЛС и цели относительно приемной позиции, разность расстояний РЛС - цель - приемная позиция - ΔR, угол места цели относительно приемной позиции - β и угол места РЛС относительно приемной позиции - ϕ с помощью направленной антенны приемной позиции, при этом горизонтальная дальность до цели определяется по формуле:

Схема устройства для реализации данного способа состоит из антенны основной, антенны дополнительной, первого измерителя, второго измерителя, вычитателя, вычислителя, при этом выход основной антенны соединен одновременно с первым входом первого измерителя, второго измерителя, вычислителя и вычитателя, таким же образом выход дополнительной антенны соединен со вторым входом первого измерителя, второго измерителя и вычитателя, выход первого измерителя соединен со вторым входом вычислителя, выход второго измерителя соединен с третьим входом вычислителя, а выход вычитателя соединен с четвертым входом вычислителя, выход которого является выходом системы.

Способ реализуется следующим образом. Остронаправленный луч основной антенны направляют на цель. Эхосигналы поступают в первый и второй измерители. Антенну дополнительную направляют на излучающую РЛС. Прямые сигналы поступают в первый и второй измерители. В первом измерителе определяют разность расстояний τ по задержке эхосигнала относительно прямого. В первом измерителе определяют задержку α - интервал времени между моментом приема пачки эхосигналов и моментом приема пачки прямых импульсов с учетом известного периода вращения антенны РЛС, который может быть измерен заранее. В вычитателе вычисляют угол γ - как разность азимутов антенны основной и антенны дополнительной. В вычислитель поступают значения ΔR, углы α и γ, а также углы места цели β и РЛС ϕ от антенны основной. В вычислителе определяют горизонтальную дальность цели R по формуле (1).

Данный способ может быть применим только при наличии дополнительной излучающей РЛС, что существенно ограничивает функциональные возможности способа. Кроме того, данный способ применим только для случая, когда облучающая цель РЛС работает в режиме кругового обзора.

Известен метод определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) с неизвестной несущей частотой (см. 2. Боков И.Г., Евдокимов О.Ю., Евдокимов Ю.Ф. Метод определения местоположения источников излучения с неизвестной несущей частотой. ТРТУ Специальный выпуск. №9, 2006, с. 22). Метод заключается в следующем. С борта летательного аппарата (ЛА) измеряют доплеровскую частоту сигнала по формуле:

где v - скорость ЛА,

λ - длина волны ИРИ,

0(t) - текущий угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ определяемый из выражения:

где R₀ - дальность до ИРИ на начало измерений;

θ₀ - начальный угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ. За счет разницы частоты ИРИ и опорных частот приемника эта частота измеряется с некоторой дополнительной постоянной составляющей Δƒ. Принятая частота интегрируется на трех интервалах времени [t₀,t₁],[t₀,t₂],[t₀,t₃] в соответствии с формулой:

Решая систему уравнений (4) с учетом (3) определяют искомые параметры R₀, θ₀, Δƒ.

Данный способ применим только для определения местоположения когерентных источников радиоизлучения, тогда как большинство обзорных РЛС являются некогерентными. Кроме того данный способ применим только при известной скорости носителя ^ν.

Известен способ (см. 3. патент США на изобретение №4882590, МПК G01S 13/00, G01S 13/87, G01S 5/12, G01S 13/02, опубл. 21.11.1989 г.) определения дальности до цели по переотражениям от рельефа местности.

Способ состоит в следующем. Считается, что частота повторения импульсов, излучаемых передатчиком, постоянна. Примером такого передатчика может служить судовая радиолокационная станция, работающая в режиме кругового обзора. Приемное устройство способно разделять прямой сигнал передатчика и сигнал, переотраженный объектом, и измерять временное запаздывание τ переотраженного сигнала по отношению к прямому. Подсчитывая в точке приема количество импульсов, принятых между моментами приема прямого сигнала по главному лепестку диаграммы направленности антенны за один период ее вращения (это количество импульсов обозначим N), и количество импульсов между моментами приема прямого и отраженного сигналов (обозначим это количество импульсов как n), можно определить угол поворота θ антенны РЛС от направления на приемник до направления на отражающий объект. Угол поворота антенны РЛС определяется выражением

Любая отражающая точка лежит на эллипсе, являющимся геометрическим местом точек, сумма расстояний от которых до точек нахождения передатчика и приемника равна R+δ, где δ=сτ; с - скорость распространения радиоволн; τ - разность времени прихода в точку приема прямого и переотраженного сигналов, R - расстояние между приемником и передатчиком. Соотношения между R, δ, х и у определяется уравнениями:

у=R-xctgθ

Из этих выражений можно найти координаты отражающего объекта через расстояние между приемником и передатчиком R, угол поворота θ антенны передатчика от направления на приемник до направления на отражающий объект, а также разность длин путей δ прямого и переотраженного сигналов:

Местность в районе приемного пункта «накрывают» координатной сеткой. Оценивают видимость каждого узла сетки на местности со стороны передатчика и приемника, и данные об отражающих объектах заносят в память компьютера. Компьютер сравнивает координаты х и у точки отражения, вычисленные по измеренной задержке τ, величине угла θ и предполагаемой дальности R с координатами реального отражающего объекта, заложенными в память компьютера. Подбирается такая величина R, чтобы рассчитанные координаты совпадали с координатами, заложенными в память компьютера. Подобным образом каждой отражающей точке, углу θ и временному запаздыванию τ ставится в соответствие местоположение источника радиосигнала на координатной сетке. Поскольку точек, от которых происходят отражения радиосигнала на местности, обычно несколько, местоположение передатчика в координатной сетке оценивается вероятностной величиной. Наиболее вероятная точка принимается за положение передатчика.

Устройство, реализующее данный способ, содержит каскадно соединенные антенну, приемное устройство, первый управляемый аналоговый вентиль, второй управляемый аналоговый вентиль, аналого-цифровой преобразователь, устройство памяти и компьютер, детектор максимума луча антенны РЛС, вход которого соединен с выходом приемного устройства, а выход - с управляемым входом первого управляемого аналогового вентиля, каскадно соединенные устройство выделения прямых сигналов РЛС, вход которого соединен с выходом первого управляемого логического вентиля, и счетчик временных интервалов, выход которого соединен с управляемым входом второго управляемого логического вентиля.

Для реализации данного способа необходима априорная информация о точных координатах радиоконтрастных элементов местности, что не всегда осуществимо, а при определении дальности до корабельной РЛС принципиально невозможно. Кроме того дальность оценивается вероятностным критерием, что допускает возможность появления грубых ошибок измерений.

Известен способ (см. 4. патент РФ на изобретение №2633962, МПК G01S 5/04, опубл. 20.10.2017) определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором.

Способ определения местоположения сканирующей РЛС состоит в следующем. Пассивный многолучевой пеленгатор (ПМП), по меньшей мере, трехлучевой пеленгатор, осуществляет действия, заключающиеся в приеме и выделении ПМП прямых импульсных сигналов РЛС, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли или моря, и измерении временных задержек между сигналами, при этом прием прямых сигналов ПМП осуществляет в моменты времени при первом обороте сканирующей антенны РЛС и в моменты прием прямых импульсных сигналов при втором обороте сканирующей антенны РЛС, определяют период Т_А вращения антенны РЛС по формуле , после чего начинают измерение интервала времени Т_В поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП, затем обнаруживают сигналы, принятые по первому, второму и третьему лучам ПМП, и определяют угол поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП по формуле: , далее измеряют времена задержки τ₂₁ и τ₃₁ сигналов, принятых соответственно по второму и третьему лучам относительно сигнала, принятого по первому лучу, после чего определяют угол β_k1 между направлением на РЛС и границей первого луча ПМП, наиболее удаленной от РЛС, по формуле:

где τ₂₁=t_n2-t_n1 - временная задержка между моментами приема рассеянного сигнала по второму лучу t_n2 по отношению к первому лучу t_n1, τ₃₁=t_n3-t_n1 - временная задержка между приемами сигнала t_n3 по третьему лучом по отношению к первому лучу t_n1, ψ - угол между диаграммами направленности смежных лучей ПМП, а расстояние R_k до РЛС определяют по формуле:

Данный способ применим только для определения местоположения РЛС кругового обзора, что существенно ограничивает функциональные возможности способа, поскольку РЛС движущихся средств обычно работают в режиме секторного обзора.

Известно изобретение (см. 5. патент РФ на изобретение №2457505, МПК G01S 5/04, опубл. 27.07.2012) для определения местоположения работающей РЛС, имеющей сканирующую направленную антенну. Это изобретение выбрано в качестве прототипа.

Способ определения местоположения работающей РЛС реализуется следующим образом. Угловую координату сканирующей РЛС определяют по прямому (зондирующему) сигналу при направлении оси антенной системы РЛС на пассивный многолучевой пеленгатор (ПМП), Предполагается, что приемные устройства пассивного многолучевого (двухлучевого) пеленгатора в месте наблюдения имеют достаточную чувствительность для приема прямых сигналов передатчика РЛС по боковому излучению его антенны. Ставя в соответствие измеренным разностям угловых координат РЛС и реально существующих на местности отражающих объектов, а также моментам приема антенной ПМП как прямых сигналов, излученных боковыми лепестками антенны РЛС, так и переотраженных местностью сигналов РЛС и зная координаты реально существующих на местности отражающих объектов, вычисляется местоположение РЛС.

Способ поясняется фиг. 1, согласно которой в точке Е расположен импульсный передатчик РЛС, в точке О - пеленгатор, в точке А - единственный переотражающий объект окружающей местности. Импульсы, излученные передатчиком РЛС, приходят в точку приема О (антенну ПМП) по прямому пути ЕО и по пути ЕАО, отразившись от объекта местности А. Приемный пункт имеет слабонаправленные антенны и способен принимать как прямые сигналы передатчика РЛС, излученные боковыми лепестками антенны РЛС, так и переотраженные от объектов местности сигналы при направлении на них главного лепестка антенны РЛС, а так же измерять углы прихода и прямого и переотраженного местностью сигналов и задержку τ между ними. По задержке τ определяется разность длин путей прямого и переотраженного сигнала δ=сτ=ЕА+АО-ЕО, где с - скорость света. Из последнего соотношения следует, что EA+AO=R+δ, где R - расстояние. Это означает, что точка А лежит на эллипсе, в фокусах которого расположены передающее и приемное устройства, и что сумма расстояний от любой точки эллипса до его фокусов равна R+δ.

Из фиг. 1 также следует, что для любой точки, находящейся на эллипсе, выполняется соотношение:

где α - угол между приемником ПМП и отражающим объектом,

х - горизонтальная координата точки эллипса,

у - вертикальная координата точки эллипса.

Подставляя формулу (6) в уравнение эллипса находим координаты х и у отражающего объекта А:

Дальность до источника радиоизлучения оценивается путем сравнения действительных координат x_ni, y_ni, занесенных в память компьютера, с рассчитанными по формулам (7 и 8), в которые были подставлены измеренные значения угла , пространственная разность путей распространения сигналов δ и переменная величина R. За оценку дальности принимается такое значение R, при котором разность между рассчитанными и заложенными в память компьютера координатами минимальна. Вследствие неизбежности ошибок измерений полное совпадение рассчитанных координат и координат, занесенных в память компьютера, маловероятно, поэтому формула для оценки дальности до источника радиоизлучения при использовании одного переотражающего объекта может быть записана как:

R=arg min_R⎣x_i(R,α,δ)-x_ni)²+(y_i(R,α,δ)-y_ni)²⎦

где x_i(R, α, δ) и y_i(R, α, δ) - координаты i-ого отражающего объекта.

Поскольку, как показывает практика, в зоне действия приемного пункта (пеленгатора) обычно имеется несколько отражающих объектов, которые могут быть использованы для определения дальности R, формула для оценки дальности R в этом случае может быть записана в виде:

Дальность R, удовлетворяющая формуле (9) принимается за истинную.

Структурная схема устройства приведена на фиг. 2, на которой обозначено:

1 - первая антенна;

2 - первое приемное устройство;

3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

4 - устройство обнаружения сигналов;

5 - генератор тактовых импульсов;

6 - устройство выделения прямых сигналов РЛС;

7 - счетчик временных интервалов;

8 - устройство памяти;

9 - компьютер;

10 - вторая антенна;

11 - второе приемное устройство;

12 - второй АЦП;

13 - управляемый логический вентиль;

14 - моноимпульсный вычислитель пеленга.

Устройство содержит первую антенну 1, первое приемное устройство 2, вход которого подключен к выходу первой антенны 1, первый АЦП 3, устройство обнаружения сигналов 4, устройство 6 выделения прямых сигналов РЛС, счетчик 7 временных интервалов и устройство 8 памяти, и компьютер 9, вход которого соединен с выходом устройства 8 памяти, вторую антенну 10 и второе приемное устройство 11, вход которого соединен с выходом второй антенны 10, второй АЦП 12, содержащий два входа, первый из которых соединен с выходом второго приемного устройства 11, и один выход, генератор 5 тактовых импульсов, имеющий один выход, управляемый логический вентиль 13, имеющий два входа, первый из которых соединен с выходом счетчика 7 временных интервалов, второй -с выходом устройства 4 обнаружения сигналов, и один выход, моноимпульсный вычислитель пеленга 14, имеющий четыре входа, первый из которых соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй и третий - с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, четвертый - с выходом генератора тактовых импульсов, и один выход, второй вход в первом аналого-цифровом преобразователе соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом первого приемного устройства, второй и третий входы в устройстве обнаружения сигналов соединены соответственно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя и выходом генератора тактовых импульсов, входы второй, третий и четвертый в устройстве памяти соединены соответственно с выходом устройства выделения прямых сигналов РЛС, выходом моноимпульсного вычислителя пеленга и выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в устройстве выделения прямых сигналов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в счетчике временных интервалов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый вход устройства обнаружения сигналов - с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход устройства выделения прямых сигналов РЛС - с выходом моноимпульсного вычислителя пеленга, и первый вход устройства памяти - с выходом управляемого логического вентиля. В способе, реализуемом в прототипе, для определения дальности до РЛС необходима точная априорная информация о координатах местных радиоконтрастных переотражающих объектах, что на море принципиально невозможно, а на суше требует наличия радиоконтрастных элементов местности и выполнения предварительных измерений. Кроме того, необходимость использования в ПМП сигналов, излучаемых антенной РЛС по боковым лепесткам, уменьшает дальность действия прототипа. Дальность в прототипе оценивается вероятностным критерием, что допускает возможность появления грубых ошибок измерений.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа путем обеспечения определения местоположения как РЛС кругового, так и секторного обзора относительно ПМП при отсутствии на местности радиоконтрастных объектов, например, в море, при одновременном повышении дальности действия системы, поскольку не требуется приема сигналов РЛС по боковым лепесткам антенны РЛС.

Так как определение местоположения РЛС выполняется по детерминированным соотношениям (не используются вероятностные соотношения), то исключаются грубые ошибки. При этом, поскольку исключается вероятностная оценка местоположения РЛС, повышается достоверность результатов измерений.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом способе определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором (ПМП) с управляемыми лучами, по меньшей мере, трехлучевым пеленгатором, заключающийся в приеме и выделении в ПМП прямых импульсных сигналов, излучаемых РЛС по узкому лучу, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли или моря, отличающемся тем, что осуществляют прием прямых импульсных сигналов, излученных РЛС при проходе сканирующей антенной РЛС направления на ПМП, и измеряют их длительности , направляют первый луч ПМП на РЛС, затем обнаруживают и измеряют длительности τ_1i сигналов, принятые по второму лучу ПМП, далее обнаруживают и измеряют длительности τ_2i интервалов времени, измеряемых от переднего фронта сигнала, пришедшего по второму лучу до заднего фронта сигнала, принятого по третьему лучу, после чего определяют угол α_i поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП по формуле:

где τ_И - длительность зондирующего импульса РЛС, τ_1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу, τ_2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу, ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП, θ₁₂ - угол между осями первого и второго лучей ПМП, θ₂₃ - угол между осями второго и третьего лучей ПМП, при этом расстояние ОС от ПМП до РЛС определяют по формулам:

Достижение технического результата приведенными отличиями можно пояснить с использованием геометрических построений, представленных на фиг. 3. РЛС находится в точке С, пассивный многолучевой пеленгатор с управляемыми лучами расположен в точке О, первый луч которого направлен на РЛС, второй и третий лучи пеленгатора имеют одинаковую ширину ψ, угол между ними равен θ₂₃, при этом угол между первым и вторым лучами равен θ₁₂.

При нахождении РЛС вне лучей ПМП и вращении антенны РЛС, в моменты направления антенны РЛС на ПМП, одновременно на выходах всех лучей пеленгатора появляются пачки импульсов, принятые по боковым лепесткам антенны ПМП. При нахождении РЛС в пределах первого луча ПМП и направлении луча РЛС на ПМП, пачки импульсов, принимаемые приемником первого луча (прямые сигналы), будут иметь не менее чем на 20 дб амплитуду большую, чем в приемниках второго и третьего лучей. Направление первого луча ПМП на РЛС осуществляется по максимуму амплитуды импульсов в пачке при последовательных сканированиях луча РЛС.

В соответствии с геометрической интерпретацией задачи определения координат РЛС на фиг. 3 обозначены:

направления каждого из трех лучей пеленгатора;

О - точка расположения фазового центра антенны пеленгатора (ПМП);

С - точка нахождения РЛС;

α_i - угол поворота антенны РЛС относительно направления от РЛС на ПМП;

ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП;

а, b, е - точки пересечения направления оси антенны РЛС с границами второго и третьего лучей;

θ₁₂ - угол между направлениями осей первого луча ПМП и второго луча ПМП;

θ₂₃ - угол между направлениями осей второго луча ПМП и третьего луча ПМП,

β - азимут первого луча, направленного на РЛС.

Распространяясь по лучу антенны РЛС, зондирующий импульс облучает подстилающую поверхность земли или моря, возникающий при этом рассеянный сигнал представляет собой узкополосный нормальный процесс. При отражении зондирующего сигнала в области локальных отражателей в пределах соответствующего луча ПМП, рассеянный сигнал принимается приемником этого луча в виде импульсного эхо-сигнала, представляющего собой отрезок узкополосного нормального процесса.

Длительность формируемого импульсного эхосигнала определяется временем прохождения зондирующего импульса в пределах соответствующего луча. Момент окончания формируемого импульсного эхо-сигнала соответствует моменту достижения задним фронтом зондирующего импульса границы луча ПМП, удаленной от РЛС. Следовательно, рассеянный поверхностью эхо-сигнал, приходит в приемники второго и третьего лучей ПМП в виде импульсов узкополосного нормального процесса, последовательно во времени. Эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки а, на приемник ПМП (точку О) придет через интервал времени t_a=Оа/с, а эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки b, придет на антенну пеленгатора через интервал времени t_b=(ab+Ob)/c. Следовательно, учитывая длительность зондирующего импульса τ_И, запишем

Аналогично, задержка τ_2i эхосигнала, принятого третьим лучом, относительно сигнала, пришедшего по первому лучу определится как:

Для сокращения записи математических выкладок обозначим:

α₂=α_i+β₁; α₃=α₂+ψ; β₂=θ₂₃+ψ

Рассмотрим и, применив теорему синусов, выразим стороны ab и Ob этого треугольника через сторону Оа.

Подставим эти выражения в (12):

Откуда

Рассмотрев аналогичным образом , получим выражения:

Подставим эти выражения в (13):

Откуда

Приравняем правые части уравнений (15) и (16):

Учтем следующие соотношения:

и проведем упрощение обеих частей уравнения (17).

Сократив соответствующие части на и получим:

Учитывая, что

И тогда левая часть уравнения (18) примет вид:

Правая часть уравнения (18) примет вид:

Приравняем выражения (19) и (20):

Откуда выразим

Тогда α₂ можно вычислить по формуле:

Учитывая принятое ранее обозначение β₂=θ₂₃+ψ запишем

Что позволяет определить угол α_i:

С учетом (19) и (20) можно записать выражения для дальности Оа:

и

Учитывая принятое ранее обозначение β₂=θ₂₃+ψ запишем

и

Тогда по теореме синусов из ΔСОа можно получить искомую дальность ОС:

Формулы для определения дальности ОС будут иметь вид:

и

Учитывая принятое ранее обозначение β₂=θ₂₃+ψ запишем

Из формулы, (21) при различных положениях α_i луча антенны РЛС можно получить значительное число М статистически независимых отсчетов величин R_к Причем М определяется числом импульсов, появляющихся на выходах приемников при сканировании антенны РЛС, для которых величина отношения сигнал/шум будет достаточной для выполнения дальномерных измерений. В случае пеленгации судовых РЛС при взволнованной поверхности моря это дальность порядка 10 км.

Как следует из вышесказанного, в предложенном способе определение местоположения РЛС возможно и для РЛС кругового обзора и для РЛС секторного обзора, при любом типе подстилающей поверхности, кроме зеркально гладкой поверхности воды, что существенно расширяет функциональные возможности способа.

На фиг. 4 приведен пример структурной схемы устройства для реализации предлагаемого способа, на фиг. 5 приведена блок-схема алгоритма осуществления предлагаемого способа.

На фиг. 4 показаны:

15 - антенна первого луча;

16 - антенна второго луча;

17 - антенна третьего луча;

18 - приемник первого луча;

19 - приемник второго луча;

20 - приемник третьего луча;

21 - система автоматического управления положением луча;

22 - обнаружитель сигнала первого луча;

23 - обнаружитель сигнала второго луча;

24 - обнаружитель сигнала третьего луча;

25 - селектор прямого сигнала;

26 - измеритель длительности зондирующего импульса τ_и;

27 - измеритель длительности τ_1i;

28 - измеритель длительности τ_2i,

29 - вычислитель.

При этом выходы антенны 15 первого луча, антенны 16 второго луча и антенны 17 третьего луча соединены с входами соответствующих приемников 18, 19, 20, выходы которых соединены с входами соответствующих обнаружителей 22, 23, 24 эхо-сигналов, выходы всех обнаружителей подключены к соответствующим селектора прямого сигнала 25 и входам измерителей 26, 27, 28 длительности импульсов τ_и, τ_1i и τ_2i, первый выход селектора 25 прямого сигнала соединен с первым входом измерителя 26 длительности τ_и зондирующего импульса, выход которого соединен с первым входом вычислителя 29, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу измерителя 27 длительности импульса τ_1i и измерителя 28 длительности импульса τ_2i, второй выход селектора 25 прямого сигнала связан со вторым входом системы 21 автоматического управления, первый вход которой подключен к выходу приемника 18 первого луча, а первый выход связан с антенной 15 первого луча, при этом выходом ПМП являются выход вычислителя 29 и второй выход системы 21 автоматического управления. Предлагаемый способ осуществляется в приведенном устройстве следующим образом.

При нахождении РЛС вне первого луча ПМП осуществляется поиск РЛС путем сканирования диаграммы ПМП. Поскольку прямые зондирующие сигналы имеют большую мощность, то при направлении антенны РЛС на ПМП они принимаются боковыми лепестками всех трех лучей одновременно и имеют примерно одинаковую амплитуду. Прямые зондирующие сигналы РЛС по первому, второму и третьим лучам поступают в соответствующие приемники 18, 19, 20, где осуществляется процедура фильтрации и усиления сигналов до требуемого уровня и последующее их обнаружение в обнаружителях 22, 23, 24. С выходов обнаружителей 22, 23, 24 прямые зондирующие сигналы поступают на входы селектора 25 прямого сигнала, при совпадении во времени всех трех импульсов вырабатывается выходной сигнал селектора 25 прямого сигнала, который поступает на вход измерителя 26 длительности зондирующего импульса РЛС. Поскольку мощность прямого зондирующего сигнала значительно больше мощности рассеянного поверхностью сигнала, то в течение некоторого времени на все приемники ПМП будут приходить только прямые зондирующие сигналы при направлении антенны РЛС на ПМП, т.е. при α_i=0. В этом случае принимаемые при α_i>0 рассеянные поверхностью эхосигналы будут иметь слишком маленькую мощность и не смогут проходить через обнаружители 23, 24.

При появлении РЛС в первом луче ПМП и при направлении антенны РЛС на ПМП, на выходе приемника 18 первого луча появляются импульсы значительно большей амплитуды, чем во втором и третьим лучах, сигнализирующие о нахождении РЛС в пределах первого луча. При этом, когда луч РЛС в процессе сканирования направляется на первый луч ПМП, на выходе приемника первого луча появится пачка импульсов, модулированная по амплитуде по закону, определяемому формой диаграмм направленности РЛС и ПМП. Эти импульсы поступают через первый вход системы 21 автоматического управления, которая по известным (см. 6 Радиосистемы управления: учебник для вузов/под ред. В.А. Вейцеля. - М.; Дрофа. 2005. см. стр. 157) методам осуществляет слежение за РЛС по угловой координате.

В момент прихода по второму лучу эхосигнала достаточной мощности, появляется импульс на выходе приемника 19 второго луча и обнаружителя 23 эхо-сигнала второго луча, который поступает на вход измерителя 27 длительности τ_1i и далее на второй вход вычислителя 29. Одновременно передним фронтом импульса с выхода обнаружителя 23 запускается измеритель 28 длительности τ_2i, который останавливается задним фронтом сигнала с выхода обнаружителя 24 третьего луча. Измеренные таким образом длительности τ_и, τ_1i, τ_2i поступают по соответствующим входам на вычислитель 29, куда также вводятся величины с, θ₁₂, θ₂₃, ψ. Вычислитель по соотношению (21) рассчитывает угол α_i поворота луча антенны РЛС относительно направления от ПМП на РЛС.

и затем по соотношениям (22) дальность до РЛС.

и

где

α_i - угол поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП, который направлен на РЛС,

τ_И - длительность зондирующего импульса РЛС,

τ_1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу,

τ_2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу,

ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП,

θ₁₂ - угол между осями первого и второго лучей ПМП,

θ₂₃ - угол между осями второго и третьего лучей ПМП,

с - скорость света.

Результаты вычисления дальности ОС до РЛС на основе измерений τ_1i, и τ_2i являются статистически независимыми и могут быть подвергнуты дальнейшей статистической обработке.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.

В качестве антенн 15, 16, 17 первого, второго и третьего лучей соответственно могут быть использована ФАР с электронным сканированием по азимуту (см. 5. Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т. 2, М., «Сов. радио», 1977, стр. 132-138).

Приемники 18, 19, 20, входящие в состав пеленгатора, - супергетеродинного типа и могут быть выполнены как в (см. 6. Справочник по основам радиолокационной техники, М., 1967, стр. 343-344).

Обнаружители 22, 23, 24 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975)

Измерители длительности 26, 27, 28 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975)

Вычислитель 28 представляет собой устройство, реализующие вычислительные процедуры в соответствии с блок-схемой алгоритма, представленной на фиг. 5. и может быть выполнен на соответствующих ПЛИС, используемых, например в (см. 8. Патент на полезную модель РФ №72339 МПК G06F 15/16 опубл. 10.04.2008).

Селектор 24 прямого сигнала может быть выполнен на основе схемы совпадений на три входа, как в (9. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств. Томск, В-Спектр 2012).

Система 21 автоматического управления может быть выполнена, как в (6. Радиосистемы управления: учебник для вузов/под ред. В.А. Вейцеля. - М; Дрофа. 2005. см. стр. 157).

Способ определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором (ПМП) с управляемыми лучами, по меньшей мере, трехлучевым пеленгатором, заключающийся в приеме и выделении в ПМП прямых импульсных сигналов, излучаемых РЛС по узкому лучу, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли, отличающийся тем, что осуществляют прием и измерение длительности прямых импульсных сигналов, излученных РЛС при проходе сканирующей антенной РЛС направления на ПМП, направляют первый луч ПМП на РЛС, затем обнаруживают и измеряют длительности τ_1i сигналов, принятые по второму лучу ПМП, далее обнаруживают и измеряют длительности τ_2i интервалов времени, измеряемых от переднего фронта сигнала, пришедшего по второму лучу до заднего фронта сигнала, принятого по третьему лучу, после чего определяют угол α_i поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП по формуле:

где τ_И - длительность зондирующего импульса РЛС, τ_1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу, τ_2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу, ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП, θ₁₂ - угол между осями первого и второго лучей ПМП, θ₂₃ - угол между осями второго и третьего лучей ПМП, с - скорость света, при этом расстояние ОС от ПМП до РЛС определяют по формулам:

и