Способ определения местоположения источника радиоизлучения

Авторы патента:

Александров Владимир Германович (RU)

G01S13/46 - косвенное определение данных о местоположении

Владельцы патента RU 2319169:

Александров Владимир Германович (RU)

Изобретение используется для определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - расширение арсенала технических средств для определения местоположения ИРИ на местности. Способ определения местоположения ИРИ основан на измерении напряженности поля на местности устройством, перемещающимся по свободной траектории, и определении по полученным данным вектора градиента электромагнитного поля от исследуемого ИРИ в различных точках на местности. Координаты пересечения векторов градиента электромагнитного поля принимают за координаты местоположения исследуемого источника радиоизлучения, определенные из совокупности измеренных значений напряженности электромагнитного поля и географических координат точек измерения, полученных путем перемещения измерителя по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ. Способ инвариантен к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции принимаемого сигнала. Тем самым функциональные возможности измерителя расширены. 2 ил.

Данное изобретение относится к области радиотехники и предназначено для определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ).

Изобретение направлено на решение задачи расширения арсенала технических средств для определения местоположения источника радиоизлучения.

Анализ технической и патентной литературы показывает, что в настоящее время для определения местоположения ИРИ используются устройства, в основе которых лежит использование метода триангуляции. Сущность метода триангуляции состоит в том, что для определения местоположения ИРИ используют стационарные или подвижные пеленгаторы, при помощи которых измеряется азимут на источник излучения (пеленг) минимум с двух точек, разнесенных на поверхности Земли. На основании данных о пеленгах и координатах расположения пеленгаторов рассчитывают местоположение ИРИ. За местоположение ИРИ принимается пересечение двух и более пеленгов.

В свою очередь различают два основных способа определения пеленга: амплитудный и фазовый [2].

Амплитудный способ основан на анализе амплитудного распределения электромагнитного поля, создаваемого пеленгуемым сигналом на входе остронаправленной приемной антенны. Известны три способа амплитудной пеленгации: пеленгование по максимуму, по минимуму и пеленгование на основе сравнения.

Фазовый способ пеленгования основан на использовании зависимости разности фаз сигналов, принимаемых двумя одинаковыми антеннами, которые разнесены в пространстве на некоторое расстояние.

Системы определения местоположения, основанные на описанных выше принципах, имеют ряд существенных недостатков:

- техническая сложность пеленгационных комплексов;

- большой вес и габариты используемой аппаратуры;

- жесткая зависимость размеров антенн от рабочих частот;

- узкий частотный диапазон;

- необходимость иметь несколько антенн на различные частотные диапазоны;

- невозможность создать эффективные малогабаритные антенные системы для мобильных пеленгаторов в диапазонах радиоволн ниже десятков МГц;

- высокие требования к точности изготовления антенных систем;

- необходимость проведения сложной настройки антенных систем и аппаратуры пеленгаторов;

- высокая стоимость пеленгационных комплексов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является «Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения», заявка на изобретение от 01.31.2005 №2005102257 [5]. Рассмотренный в прототипе способ определения координат источника радиоизлучения основан на измерении пеленгов на ИРИ перемещающимся по свободной траектории пеленгатором и вычислении координат ИРИ на основе множества отсчетов пеленгов с различных точек. Этот способ является разновидностью определения местоположения ИРИ методом триангуляции с помощью одного, перемещающегося в пространстве пеленгатора. Основным недостатком прототипа является необходимость использования в качестве измерителя мобильного пеленгатора, который характеризуется высокой стоимостью, технической сложностью, значительным весом и габаритами, в своем составе подобные пеленгаторы имеют громоздкие и дорогостоящие антенные системы.

В рамках данной заявки решается задача разработки способа определения местоположения ИРИ, который позволит значительно снизить себестоимость устройства, его габариты, вес, зависимость получаемых результатов от технических характеристик устройства, при сохранении точности определения местоположения ИРИ. В основе способа лежит общая закономерность распределения электромагнитного поля ИРИ в пространстве, которая заключается в том, что величина напряженности электромагнитного поля от ИРИ в пространстве убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника радиоизлучения.

Таким образом, измеряя напряженность поля в отдельных точках пространства, можно с определенной точностью восстановить закономерность распределения электромагнитного поля от исследуемого ИРИ на местности.

Предлагаемый способ определения местоположения источника радиоизлучения состоит в следующем: принимают радиосигналы источника радиоизлучения на заданной частоте F, преобразуют радиосигнал из аналоговой в цифровую форму, измеряют напряженность электромагнитного поля, записывают результат в запоминающее устройство, измеряют географические координаты точки измерения, записывают результаты измерения координат в запоминающее устройство. В процессе перемещения устройства по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ многократно измеряется совокупность указанных параметров. Из множества измеренных значений напряженности поля, создаваемого ИРИ, определяются географические координаты пары значений с одинаковой величиной напряженности поля (Фиг.1). На основании этих данных определяется градиент напряженности электромагнитного поля, вектор которого расположен на серединном перпендикуляре отрезка, соединяющего пары точек на местности с одинаковой величиной напряженности поля. За координаты местоположения ИРИ принимаются координаты пересечения множества серединных перпендикуляров, вычисленных из совокупности измеренных значений напряженности электромагнитного поля и географических координат точек измерения, полученных путем перемещения измерителя по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ.

Предложенный способ от прототипа отличается тем, что для измерения пространственно-информационных параметров радиосигнала на частоте F блоку обработки устройства необходимо иметь данные не о пеленге на ИРИ в точке измерения, а лишь о величине напряженности электромагнитного поля в различных точках в зоне радиодоступности ИРИ. Этим достигается инвариантность к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции исследуемого сигнала. Принятые в точке измерения высокочастотные сигналы преобразуются в электрические сигналы промежуточной частоты, после аналого-цифрового преобразования эти сигналы сохраняются в запоминающем устройстве и соотносятся с местоположением измерителя. Из полученных данных определяются векторы градиента напряженности поля из различных точек местности. Координаты пересечения векторов градиентов электромагнитного поля от ИРИ, исходящих из различных точек на местности, принимают за координаты местоположения исследуемого источника радиоизлучения.

Устройство определения местоположения источника радиоизлучения (Фиг.2) состоит из: приемника с аналого-цифровым преобразователем и антенной (1), устройства навигации (2), блока обработки (3), устройства управления и отображения результатов (4), от прототипа, отличающееся тем, что вместо пеленгатора содержит в своем составе: приемник с аналого-цифровым преобразователем и антенной, блок обработки и устройство управления и отображения результатов. Выход аналого-цифрового преобразователя приемника (1) соединен с входом блока обработки (3), на второй вход блока обработки поступает информация с навигационного устройства (2). Устройство управления и отображения результатов (4) своими информационными входами и выходами соединено с приемником, блоком обработки и навигационным устройством.

Точность определения местоположения ИРИ не зависит от линейности амплитудно-частотной характеристики приемного тракта. В качестве приемной антенны может быть применена любая антенна, в том числе активная малогабаритная, обеспечивающая прием радиосигнала в данной точке на требуемой частоте.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации, по сравнению с прототипом, при снижении стоимости, габаритов, веса, устройства обеспечивает определение местоположения ИРИ с такой же точностью. Таким образом, имеется возможность создавать на базе предложенного изобретения малогабаритные недорогие устройства для определения местоположения ИРИ.

Кроме того, указанный способ инвариантен к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции принимаемого сигнала. Тем самым функциональные возможности измерителя расширены.

Библиография

1. Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационный устройства. М.: Советское радио, 1975.

2. Цветков В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: Радиоразведка и радиопротиводействие. Москва: Издательство МАИ, 1998.

3. Ерохин Г.А., Чернышев О.В. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. Москва, Горячая линия - Телеком.

4. Справочник по радиоконтролю международного союза электросвязи. МСЭ-R Женева, 2002 г.

5. Терентьев А.В и др. «Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения», заявка на изобретение от 01.31.2005 №2005102257.

Способ определения местоположения источника радиоизлучения, заключающийся в том, что принимают радиосигналы исследуемого источника радиоизлучения на заданной частоте измерительным устройством, перемещающимся по свободной траектории на местности в зоне радиодоступности источника радиоизлучения, отличающийся тем, что принятые измерительным устройством в точках измерения радиосигналы преобразуют из аналоговой формы в цифровую и записывают в запоминающее устройство, в этих точках измеряют величину напряженности электромагнитного поля, создаваемого исследуемым источником радиоизлучения, определяют географические координаты точек измерения, записывают результаты измерения в запоминающее устройство для соотнесения измеренных величин напряженности электромагнитного поля с местоположением измерительного устройства и принятыми радиосигналами, из множества измеренных значений напряженности электромагнитного поля, создаваемого источником радиоизлучения, определяют географические координаты пары значений с одинаковой величиной напряженности электромагнитного поля, определяют векторы градиента электромагнитного поля, исходящие из различных точек измерения на местности, определяют градиент напряженности электромагнитного поля, векторы которых расположены на серединном перпендикуляре отрезка, соединяющего пары точек на местности с одинаковой величиной напряженности электромагнитного поля, координаты пересечения этих векторов принимают за координаты местоположения источника радиоизлучения.

Подвижный пеленгатор // 2124222

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

Радиолокационная система целеуказания // 2096804

Подвижный пеленгатор // 2012902

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радионавигации, метеорологии, геодезии для определения местоположения объекта по угломерным данным.

Подсистема определения дальности доплеровского радиопеленгатора // 1797083

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2327186

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2419106

Способ определения местоположения и мощностей источников излучения // 2444740

Изобретение относится к области антенных измерений и может быть использовано для высокоточного определения местоположения и мощностей источников излучения однопозиционной активной или пассивной локационной системой

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения // 2458360

Способ определения местоположений и мощностей источников излучения однопозиционной локационной станцией // 2499273

Предлагаемый способ позволяет определять местоположения и мощности источников излучения по измеренной пространственной корреляционной матрице принимаемых сигналов на апертуре приемной антенной решетки (AP). Достигаемый технический результат - упрощение измерений и сокращение времени измерений за счет исключения операции формирования диаграммы направленности антенны в заданных направлениях, а также повышение информативности получаемых данных за счет оценивания взаимно-корреляционных характеристик сигналов источников. Способ заключается в разбиении контролируемой области пространства на элементы разрешения по местоположению, определении коэффициентов ослабления сигналов за счет распространения от каждого элемента разрешения до приемной AP α ( r → k ) и временных интервалов распространения сигналов от каждого элемента разрешения до каждого элемента AP τkn, где k - номер элемента разрешения, n - номер элемента AP, определении коэффициентов пространственного преобразования сигналов w k n = α ( r → k ) e − j ω τ k n , где ω - несущая частота сигналов источников, j - комплексная единица, измерении пространственной корреляционной матрицы принимаемых сигналов Rxx, составлении для всех компонент zim этой матрицы уравнений вида ς μ = z m i = η → μ T ξ → , где µ=(m-1)N+1, m - номер строки, i - номер столбца, η → μ = [ w m 1 w i 1 * w m 1 w i 2 * … w m 1 w i K * w m 2 w i 1 * w m 2 w i 2 * … w m K w i K * ] T , N - число элементов AP, K - число элементов разрешения, ξ → = [ ξ 1 ξ 2 … ξ K 2 ] T - вектор, компонентами которого являются компоненты корреляционной матрицы излучений элементов разрешения, формировании из составленных уравнений векторно-матричного уравнения измерений, определении из него оценки вектора ξ → , формировании из компонент оценки вектора ξ → оценки корреляционной матрицы излучений элементов разрешения, определении по диагональным компонентам полученной матрицы мощностей и местоположений источников излучения. 1 ил.

Способ определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолоокационной системе // 2515571

Изобретение может быть использовано в радиолокационных и радионавигационных системах, а также в системах мобильной связи для определения местоположения объектов. Достигаемый технический результат - повышение точности определения координат цели в трехпозиционной дальномерной радиолокационной системе. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют на каждой позиции излучение зондирующих сигналов, прием отраженных от цели сигналов, излученных этой позицией, измерение по принятым сигналам дальности от этой позиции до цели, определение координат цели, при этом на каждой позиции дополнительно измеряют скорости изменения дальности, принимают отраженные от цели сигналы, излученные двумя другими позициями, разделяют принятые сигналы по принадлежности к излучившей их позиции, измеряют по принятым сигналам две суммы дальностей и скорости их изменения от этой позиции до цели и от цели до двух других позиций и три попарные разности дальностей и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели, передают сигналы, соответствующие измеренным значениям дальности и скоростям их изменения, суммы и разности дальностей и скорости их изменения на две другие позиции, измеряют три разности сумм расстояний и скорости их изменения между позициями системы, вычисляют уточненные значения дальности и скорости их изменения от первой, второй и третьей позиций до цели по соответствующим формулам. 6 ил.

Способ и устройство определения координат объектов // 2550811

Группа изобретений относится к области радиотехники и может быть использована для определения местоположения объектов угломерно-дальномерным способом группой беспилотных летательных аппаратов (БПЛА). Достигаемый технический результат - обеспечение одновременного эффективного обнаружения и распознавания заданных объектов на основе видеоизображений, поступающих с борта нескольких БПЛА. Технический результат достигается благодаря формированию эталонных вектор-контуров заданных объектов в совокупности с их первыми n членами свертки автокорреляционных функций (АКФ) с последующим распознаванием обнаруженных объектов на основе выборочного (двухэтапного) анализа АКФ и взаимнокорреляционной функции. Устройство определения координат объектов, реализующее способ, содержит M идентичных БПЛА, в составе двигательной установки, автопилота, блока видеонаблюдения, запоминающего устройства, блока навигации БПЛА, контроллера, рулевого привода, первого приемо-передающего модуля, аэродинамических рулей и передающего модуля и наземного пункта управления в составе первого и второго блоков управления, а также выполненных M-канальными первого и второго устройств обработки и отображения информации, второго приемо-передающего модуля, приемного модуля, второго запоминающего устройства и устройства распознавания. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 2 н.п. ф-лы, 21 ил.

Способ определения координат источника радиоизлучения // 2551355

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Достигаемый технический результат - повышение точности и уменьшение времени определения координат источника радиоизлучения (ИРИ). Указанный результат достигается за счет использования при определении пеленгов ИРИ универсальной формулы описания комплексной огибающей выходов элементов антенной системы, позволяющей получить явные выражения для расчета амплитуды, пеленгов и начальной фазы сигналов. По значениям пеленгов от разных устройств регистрации сигнала ИРИ с применением методов конфлюэнтного анализа получают уравнения прямых на плоскости и в пространстве, пересечения которых определяют точечные оценки координат источника излучения. Для оценок пеленгов и координат источника излучения получают ковариационные матрицы рассеяния оценок и определяют эллипс или эллипсоид рассеяния измеренных величин. 1 ил.

Способ определения местоположения наземного источника радиоизлучения системы спутниковой связи // 2583450

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения координат наземного источника радиоизлучения (ИРИ) системы спутниковой связи (ССС) с летно-подъемного средства (ЛПС). Достигаемый технический результат - упрощение технических средств за счет определения координат наземного ИРИ ССС одним измерительным устройством. Указанный результат достигается тем, что измерительное устройство, размещенное на ЛПС, осуществляющее пространственный поиск сигнала наземного ИРИ ССС на заданной высоте h, перемещаясь по свободной траектории, запоминает координаты N точек (N≥5) собственного местоположения в моменты обнаружения (потери) сигнала наземного ИРИ ССС, при этом по координатам точек восстанавливается эллипсовидное горизонтальное сечение зоны электромагнитной доступности, представляющей собой в пространстве конус с вершиной в точке размещения ИРИ. По значениям параметров сечения (координат центра, размеров большой и малой полуосей, угла поворота эллипса) и высоты h вычисляются азимутальное θ и угломестное γ направление на ИРИ, после чего определяются координаты наземного ИРИ ССС. 3 ил.

Способ навигации подвижного объекта // 2626017

Изобретение относится к навигации и предназначено для счисления координат (определения пространственного перемещения) подвижного объекта относительно земли. Достигаемый технический результат – автоматизация измерения параметров пространственного (углового и линейного) перемещения подвижного объекта в условиях видимости земной поверхности. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют последовательное фотоэкспонирование земной поверхности фотокамерами стереопары, установленной на подвижном объекте, выделяют на изображении каждой фотокамеры по меньшей мере три особые точки земной поверхности, изображение которых можно устойчиво отличить от изображения всех соседних точек, вычисляют их координаты в связанной системе координат, определяют угловое и линейное перемещение подвижного объекта относительно земной поверхности за временной интервал между двумя фотоэкспозициями, определяют угловое и линейное перемещение подвижного объекта за время движения и, определяют текущие координаты местоположения, что обеспечивает возможность навигации при обеспечении видимости земной поверхности. 2 ил.