Спосіб пеленгації джерела радіовипромінювання

 

Винахід відноситься до галузі радіотехніки і може бути використане в комплексах визначення місцезнаходження джерел радіовипромінювання.

Відомі способи пеленгації джерел радіосигналів [патент США №6469657, МПК G01S 3/74, опублікований 22.10.2002, патент Російської Федерації №2434239, МПК G01S 3/02, опублікований 20.11.2011], що включають прийом сигналів з допомогою N ідентичних ненаправленої антен, розташованих у площині пеленгації, синхронне перетворення прийнятих сигналів в цифрові сигнали, формування комплексних спектрів сигналів з допомогою швидкого перетворення Фур'є, їх запам'ятовування в цифровому вигляді і визначення пеленгів джерел радіосигналів шляхом порівняння спектрів з розрахунковими значеннями для різних напрямків.

Недоліком відомих способів є відносно невисока чутливість пеленгації, яка визначається принципом виявлення пеленгуемого сигналу, що полягає в тому, що амплітуди спектральних складових сигналу, отриманих шляхом швидкого перетворення Фур'є, порівнюються з фіксованим порогом, при перевищенні якого декількома з них робиться висновок про наявність сигналу на аналізованої частоті і далі обчислюється пеленг джерела радиоьних складових із заданими ймовірнісними характеристиками являє собою складну задачу.

Найбільш близьким за технічною сутністю до пропонованого способу є спосіб пеленгації радіосигналів [патент Російської Федерації №2144200, МПК G01S 3/14, G01S 3/74, опублікований 10.01.2000], що включає прийом радіосигналів антеною ґратами, що складається з N елементів у кількості не менше трьох, розташованих у площині пеленгації, синхронне перетворення сигналів багатоканальним приймачем, отримання спектральних характеристик кожного каналу шляхом вимірювання на співпадаючих інтервалах часу комплексних спектрів сигналів кожного каналу, поділ комплексних спектрів на обрані частотні піддіапазони, порівняння комплексних спектральних характеристик сигналів в кожному частотному діапазоні шляхом запам'ятовування спектрів сигналів, визначення згортки комплексно- спряжених спектрів для кожного частотного піддіапазону, в якому виявлено сигнал, отримуючи комплексні амплітуди сигналів для кожного каналу і частотного піддіапазону, шляхом здійснення перетворення Фур'є по всіх каналах, отримуючи складові двовимірного кутового спектра, за яким формують двовимірний кутовий спектр, відповідний радіосигналу для виділеного частотного піддіапазону, шляхом перемноження упоряд�а й судження за значенням аргументів максимального модуля компоненти про азимут і кут нахилу фронту хвилі сигналу.

Недоліком найбільш близького аналога є недостатньо висока чутливість, так як виявлення корисного сигналу проводиться, як і в наведених вище відомих аналогах, за перевищення спектральними складовими пеленгуемого сигналу заданого порогового значення.

Основним завданням, на вирішення якої спрямований заявляється спосіб пеленгації джерел радіовипромінювання, є підвищення чутливості пеленгації.

Технічний результат, який може бути отриманий при реалізації пропонованого способу, - забезпечення можливості пеленгації слабких сигналів.

Поставлена задача вирішується тим, що в способі пеленгації джерела радіосигналу, що включає прийом сигналів в діапазоні частот ω0±ΔΩ за допомогою N антен, розташованих у площині пеленгації, синхронне перетворення прийнятих сигналів Uвхп(t), n=1,2,...,N в цифрові сигнали, формування комплексних спектрів сигналів Sвхп(ω) з допомогою швидкого перетворення Фур'є, їх запам'ятовування в цифровому вигляді і розбиття на піддіапазонів Sвхпk), де кожному відліку в k-му (k=1,2,...,K) поддиапазоне присвоюється порядковий номер p=1,2,...,P, P=L/K, де L - загальна кількість відліків у спе� з допомогою (N+1)-й антени, прийнятої в якості опорної, сигналу ретранслятора UвхR(t) в діапазоні частот ω0±ΔΩ+ωR, де ωR- відомий зміщення несучої частоти ω0, створюваний ретранслятором, ωR=ω"k- ω'k, де ω'k, ω"k- відповідно приймається і випромінювана ретранслятором частота, формування комплексного спектра сигналу ретранслятора SвхR(ω) з допомогою швидкого перетворення Фур'є, його запам'ятовування в цифровому вигляді і розбиття на піддіапазонів SвхR(ω"k), перемноження в кожному з піддіапазонів зрушеного на доплеровскую частоту ωд=mΔωД, деΔωд- роздільна здатність по допплерівської частоти, m=1,2,...,М, ωдмах=MΔωді на величину зсуву частоти ωRкомплексно-сполученого спектру сигналу ретранслятора S*вхR(ω"kдR) зі спектром сигналу Sвх1k), прийнятого однією з N антен, умовно прийнятої за першу, обчислення зворотного перетворення Фур'є від отриманого добутку

для кожного з М можливих значень ωДі кожного з Q можливих значень часу затримки сигналу τ=τmin+qремени запізнювання, τmaxmin+QΔτ, та прийняття рішення про наявність сигналу з відповідними певними значеннями доплерівського зсуву частоти ωд0і часу затримки τ0при перевищенні одним з обчислених значень інтеграла Фур'є фіксованого порога, а визначення азимута джерела радіосигналу проводять шляхом перемноження комплексно - сполученого спектру сигналу ретранслятора S*вхR(ω"kд0R) із затриманими на час τ0спектрами сигналів Sвхпk)e-jωτ0, n≠1, кожній з решти N-1 пеленгационних антен, визначення на підставі отриманих нормованих комплексних сигналів

ψn0д0)/|ψn0д0)|=exp{-j[ωτ0nR)]} різницевих фаз кожної з N-1 пеленгационних антен щодо першої антени

1n)=(φ1R)-(φnR),

де φnR- початкові фази сигналів, прийнятих пеленгационними і опорної антенами, формування вектора різницевих фаз

φk=[0 (φ12)...(φ1N)]

і послідовного множення цього вектора з матрицею-стовпцем вагових функцій wkαi, i=1,2,...,360°/Δитанной різниці фаз сигналів, прийнятих кожною із пеленгационних антен щодо першої пеленгаційної антени в k-му поддиапазоне для кожного з азимутів αiз необхідним крокомΔα:

причому за істинне значення пеленга αi0приймається значення, що відповідає максимальному значенню твори матриць А(αi)max.

Заявляється спосіб пеленгації джерела радіовипромінювання пояснюється кресленням. На фіг.1 показано відносне взаємне розташування і переміщення джерела радіовипромінювання, ретранслятора, пеленгатора і пункту управління, а також випромінювані частоти.

Фізична сутність запропонованого способу, що відрізняє його від відомих способів, полягає в наступному.

Можлива ситуація, в якій потужність сигналу джерела радіовипромінювання недостатня для його виявлення та пеленгації відомими способами, так як ці способи передбачають виявлення окремих спектральних складових сигналу, потужність яких свідомо менше потужності сигналу в цілому. В той же час і джерело радіовипромінювання, наприклад літак, що може не мати прямої радіозв'язку з пунктом управління, що змушує його використовувати, наприклад, супутниковий ре�джерелом радіовипромінювання і пунктом управління, так і пеленгатором, причому потужність сигналу досить велика. Наявність потужного сигналу ретранслятора дозволяє використовувати його в якості опорного для кореляційного аналізу сигналів, що приймаються пеленгационними антенами.

Відомо [Гоноровський І.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Изд. 2-е. М.: Сов. радіо, 1971, 672 с.], що максимальне значення сигналу на виході корелятора дорівнює енергії сигналу, що дозволяє виявляти слабкі сигнали, причому, чим більше база сигналу B=τіΔF, де τі- тривалість іΔF - ширина спектру сигналу, тим більше значення відносини сигнал/шум забезпечується на виході, що значно підвищує ймовірність виявлення сигналу. Конкретна величина виграшу залежить від бази сигналу, параметри модуляції (вид модуляції, індекс або глибина модуляції) і параметрів цифрової обробки сигналу (частота дискретизації, кількість відліків) і ряду інших факторів.

Положення відповідного сигналу ретранслятора на частотно-часовій площині може бути відомо апріорно або знайдено шляхом перебору можливих варіантів по максимуму взаємної кореляційної функції з сигналами, прийнятими пеленгационними антенами. Неизве�/sub>, що також вимагає проведення пошукових операцій з необхідним кроком. Величина можливого значення допплерівської частоти ωд0може бути оцінена відомими методами [Довідник з радіолокації. Під ред. М.Сколника. Том 1. Основи радіолокації. Під ред. Я.С.Ицхоки. М.: Сов. радіо, 1976, 456 с.] виходячи з типу джерела радіовипромінювання і можливих значень його швидкості, прискорення і параметрів траєкторії, а також виходячи з швидкості і траєкторії руху ретранслятора. На основі цих даних може бути проведена оцінка часової затримки τ0ретранслированного сигналу UвхR(t) щодо прямого Uвхп(t).

Для забезпечення розв'язки приймального і передавального трактів в ретранслятор проводиться зсув сигналу по частоті на величину ωR=ω"k-ω'k, який може бути компенсований одночасно з компенсацією доплерівського зсуву частоти при обробці сигналу опорного каналу. Дійсно, якщо частота сигналу джерела, що приймається пеленгационними антенами в k-му каналі дорівнює

ωk0=ΔΩ+ωд+2kΔΩ/K,

а частота сигналу ретранслятора, прийнятого опорної антеною, дорівнює

ω"k0=ΔΩ+ωR+2kΔRдвона стає рівною частоті прямого сигналу:

ω"k-ω'=ω0-ΔΩ+ωд+2kΔΩ/K-ωRдk,

що дозволяє проводити обчислення взаємної кореляційної функції за формулою (1).

Так як для сигналів з однаковими частотами взаємна кореляційна функція залежить від різниці фаз [Гоноровський І.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Изд. 2-е. М.: Сов. радіо, 1971, 672 с.], то вона несе інформацію про напрямку приходу сигналу на пеленгационние антени. Операція множення векторів (2) еквівалентна взаємної кореляційної обробки реальної різниці фаз сигналів, прийнятих кожною із пеленгационних антен щодо першої антени F(φ1n), з попередніми розрахунковими значеннями цієї різниці фаз сигналів, що приходять з кожного з можливих напрямків F'(φ1n, αi):

Рішення про справжній напрямку приходу сигналу αi0приймається по максимальному значенню взаємної кореляційної функції ψ(αi)maxабо, що еквівалентно, по максимальному значенню А(αi)max(2).

Описана вишеения заявляється способу може бути проілюстровано на наступному прикладі.

Якщо сигнал джерела радіовипромінювання на вході пеленгатора являє собою послідовність імпульсів з амплітудою U0, тривалістю τіз внутриимпульсной лінійною частотною модуляцією з девіацією 2fdі періодом повторення імпульсів Тп, то амплітуда кожної з 2z+1 складових спектра приблизно дорівнює

[Гоноровський І.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Вид.2-е. М.: Сов. радіо, 1971, с.140].

У той же час амплітуда сигналу на виході корелятора може бути представлена у вигляді

[Гоноровскии І.С. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Вид.2-е. М.: Сов. радіо, 1971, с.47].

Відповідно, відношення амплітуди сигналу на виході корелятора до амплітуди спектральної складової дорівнює

При τі=1 мкс, Тп=100 мкс і великому значенні індексу частотної модуляції (4πfdτі>>1) ширина спектра сигналу дорівнюєΔF=2fd=20 МГц, z=2000 і виграш у чутливості теоретично становить 66 дБ. При відсутності внутриимпульсной модуляції ширина спектру приблизно дорівнюєΔF≈2/τі=2 МГц, z=200 і виграш при виявленні та пеленгації сигналу дорівнює пр�чними видами модуляції в тих випадках, коли це неможливо зробити іншими відомими способами.

Спосіб пеленгації джерела радіосигналу, що включає прийом сигналів в діапазоні частот ω0±ΔΩ за допомогою N антен, розташованих у площині пеленгації, синхронне перетворення прийнятих сигналів в цифрові сигнали, формування комплексних спектрів сигналів з допомогою швидкого перетворення Фур'є, їх запам'ятовування в цифровому вигляді і розбиття на піддіапазонів шириною 2ΔΩ/K, відрізняється тим, що виявлення сигналу джерела проводять шляхом прийому з допомогою (N+1)-ої антени, прийнятої в якості опорної, сигналу ретранслятора, формування комплексного спектра сигналу ретранслятора з допомогою швидкого перетворення Фур'є, його запам'ятовування в цифровому вигляді і розбиття на піддіапазонів, перемноження в кожному з піддіапазонів зрушеного на доплеровскую частоту ωДі на величину зсуву частоти ωR, створюваного ретранслятором, комплексно спряженого спектру сигналу ретранслятора зі спектром сигналу, прийнятого однією з N антен, умовно прийнятої за першу, обчислення зворотного перетворення Фур'є від отриманого твори для кожного з можливих значень допплерівської частоти ωД0і часу затримки τ0при перевищенні одним з обчислених значень інтеграла Фур'є фіксованого порога, а визначення азимута джерела радіосигналу проводять шляхом перемноження комплексно спряженого спектру сигналу ретранслятора, зрушеного на доплеровскую частоту ωД0і на величину зсуву частоти ωR, створюваного ретранслятором, з затриманими на час τ0спектрами сигналів кожної з решти N-1 пеленгационних антен, визначення на підставі отриманих нормованих комплексних сигналів різницевих фаз кожної з N-1 пеленгационних антен щодо першої антени, формування вектора різницевих фаз і послідовного множення цього вектора з матрицею-стовпцем вагових функцій, елементи якої відповідають апріорно розрахованої різниці фаз сигналів, прийнятих кожною із пеленгационних антен щодо першої пеленгаційної антени в k-му поддиапазоне для кожного з азимутів з необхідним кроком, причому за істинне значення пеленга приймають значення, що відповідає максимальному значенню твори матриць.



 

Схожі патенти:

Радіонавігаційна система для вимірювання пеленга рухомого об'єкта

Винахід відноситься до радіонавігації і може використовуватися в радіонавігаційних системах для вимірювання кутових координат рухомих об'єктів в азимутальній або угломестной площинах відносно заданого наземним радіомаяком напрямку. Суть винаходу полягає в тому, що радіомаяк одночасно з двох просторово рознесених у площині вимірів точок з відомими координатами випромінює ортогонально лінійно поляризованих електромагнітні хвилі з рівними амплітудами, фазами і довжинами хвиль. При цьому інформація про кутовому положенні рухомого об'єкта міститься в різниці фаз між прийнятими на борту рухомого об'єкта ортогонально лінійно поляризованими електромагнітними хвилями і вимірюється щодо равносигнального напрямку, що збігається з нормаллю до середини бази, утвореної передавальними антенами. Досягнутий технічний результат винаходу - швидкодія і точність вимірювань при наявності жорстких обмежень на габарити приймальної антени рухомого об'єкта, більш висока точність вимірювань на равносигнальном напрямку і на напрямках, близьких до равносигнальному, за рахунок більшої крутизни пеленгаційної характеристикою камуфляжу ріп

Радиопеленгатор

Винахід може бути використано в системах спостереження за радіотехнічної обстановкою в складі комплексу або як самостійний пристрій. Заявлений радиопеленгатор містить п'ять антен, підсилювач високої частоти, два перебудовуються гетеродина, спрямований відгалужувач, контрольний генератор, п'ять змішувачів високої частоти, п'ять попередніх підсилювачів проміжної частоти, шість полосно-пропускають фільтрів проміжної частоти, чотири змішувача проміжної частоти, чотири смугові фільтри другої проміжної частоти, чотири підсилювача проміжної частоти з обмеженням по радиовходу і з логарифмічною характеристикою за відеовиходу, два квадратурних фазових детектора, частотний дискримінатор, цифрову схему управління, електрично програмована постійне запам'ятовуючий пристрій, аналоговий суматор, блок аналого-цифрових перетворювачів, порогове пристрій і обчислювач пеленгів, визначеним чином з'єднані між собою. Досягнутий технічний результат - підвищення завадостійкості і точність пеленгації в широкому частотному діапазоні вхідних сигналів, а також забезпечення повної глибини вбудованого контролю радиопеленг

Триангуляционно-гіперболічний спосіб визначення координат радіовипромінювальних повітряних об'єктів у просторі

Триангуляционно-гіперболічний спосіб визначення координат радіовипромінювальних повітряних об'єктів (РПО) у просторі відноситься до області пасивної локації і може бути використаний для розв'язання задач визначення координат РВО і траєкторій їх руху в просторі при використанні базово-кореляційного методу. Досягнутий технічний результат - підвищення пропускної спроможності багатопозиційної системи пасивної локації. Спосіб полягає у вимірюванні на всіх приймальних пунктах: на одному центральному та кількох периферійних пунктах, кутових координат РВО і різниць дальності між центральним та периферійними приймальними пунктами. Визначення координат здійснюють у два етапи: на першому етапі визначають строб розташування РВО, одержуваного на підставі кутових координат цього джерела, виміряних центральним і всіма периферійними приймальними пунктами (триангуляционний спосіб). На другому етапі в отриманому стробе обчислюють різницю дальностей між центральним і всіма периферійними приймальними пунктами, визначають точне місце знаходження РВО в просторі. На кожному периферійному приймальному пункті для вимірювання різниці часу запізнювання сигналу по команді з центемними пунктами (використання гіперболічного способу). 4 іл.

Пристрій для визначення напрямку на джерело сигналу

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до пеленгаторам, і призначене для забезпечення можливості сканування діапазону частот, селекції заважають джерел сигналів за амплітудою і ширині випромінюваного спектру, режекции заважаючих сигналів та визначення напряму на корисний сигнал в діапазоні частот з віддаленими частотами заважаючих сигналів

Пристрій для визначення напрямку на джерело сигналу

Винахід відноситься до вимірювальної техніки, зокрема до пеленгаторам

Спосіб прив'язки координат небесних радіоджерел до оптичної астрометрической системі координат липівка-костко-липівка (лкл, англ. lkl)

Винахід відноситься до галузі наукових і технічних проблем, досліджуваних в радіоастрономії, астрофізиці, астрометрії, геодезії та навігації, для прив'язки радионеба до оптичного неба для створення фундаментального каталогу опорних радіоджерел високої щільності, які мають оптичні ототожнення, для цілей космічної навігації, для дослідження природи небесних об'єктів у широкому діапазоні довжин хвиль, для вивчення радиорефракции в космічному просторі та уточнення раніше одержаних відомостей про космічних об'єктах в радіодіапазоні для дослідження характеристик Міжзоряному та Міжгалактичному середовищ (МЗС, МДР)

Спосіб пеленгування джерела радіосигналу і пристрій для його реалізації

Винахід відноситься до радіотехніки і може бути використане в комплексах визначення місцезнаходження джерел радіовипромінювання (ІРІ)

Спосіб автоматизованого контролю імпульсних джерел радіовипромінювань

Винахід відноситься до радіотехніки і може бути використане для визначення пеленга і частоти джерела імпульсних радіовипромінювань

Пристрій для локалізації напрямку на джерело електромагнітного випромінювання

Винахід відноситься до області пристроїв для визначення напрямку на джерело випромінювання, зокрема до пристроїв для визначення напрямку на джерело електромагнітного випромінювання
Up!