Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Изобретение может быть использовано для определения местоположения априорно неизвестного источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемым техническим результатом является определение с высокой точностью местоположения ИРИ, находящегося в пространстве над заданной зоной контроля. Способ включает процессы определения количества элементарных зон и объемов привязки и координат их центров, расчета и запоминания эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) для всех возможных углов прихода сигнала с заданной дискретностью, затем способ включает процессы приема сигналов ИРИ подвижным пеленгатором, измерение ППИП на выходах антенных элементов (АЭ), одновременное определение местоположения пеленгатора в пространстве, формирование трехмерной матрицы взаимных углов пеленгатора и элементарных зон и объемов привязки и на ее основе - трехмерной матрицы измерений. Устройство, реализующее способ, содержит устройство навигации, генератор тактовых импульсов, два вычислителя-формирователя, четыре запоминающих устройства, устройство измерения ППИП, блок оценивания, блок определения координат, устройство отображения, первый сумматор, два счетчика импульсов, первый регистр сдвига, делитель импульсов, дешифратор, К блоков элементов И, К пятых запоминающих устройств, К вторых регистров сдвига, три элемента задержки, соединенных определенным образом. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 19 ил.

 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

1. Способ определения координат источника радиоизлучения в заданных зоне контроля и полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве пеленгатором, включающий на подготовительном этапе вычисление количества N=S/S0 элементарных зон привязки, где S и S0 - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, определение координат местоположения центров элементарных зон привязки {X, У}0,n, присвоение каждой элементарной зоне привязки порядкового номера b0,n, n=1, 2,..., N, расчет и запоминание эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров на выходах Am,l-х антенных элементов, где m, l=1, 2,..., М; m≠l, M>2, относительно направлений прихода тестирующего сигнала в азимутальной плоскости с дискретностью ΔΘk, где k=1, 2,..., К; K·ΔΘk=2π; причем эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров рассчитывают для средних частот fν=Δf/(2ν-1)/2, где ν=1, 2,..., Р, P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf ∈ ΔF - ширина частотного поддиапазона, в процессе работы при обнаружении пеленгатором в точке j, j=1, 2,..., J, сигнала источника радиоизлучения на частоте fν, включающий измерение первичных пространственно-информационных параметров на выходах Аm,l-ных антенных элементов решетки с одновременным измерением вторичных параметров: координат местоположения пеленгатора {ХП, YП} и пространственной ориентации его антенной решетки, вычисление для каждого направления в горизонтальной плоскости от -π до +π с дискретностью ΔΘk разности между эталонными и измеренными значениями первичных пространственно-информационных параметров, возведение в квадрат полученных разностей и их суммирование, запоминание результатов вычислений KΘ,j(fν) совместно со значениями вторичных параметров, последовательный сдвиг в азимутальной плоскости совокупности сумм KΘ,j(fν) на величину склонения антенной решетки пеленгатора ΔΘj,скл=iΔΘk, где i=1, 2,...,I; IΔΘk=2π, относительно направления на север, запоминание скорректированной последовательности сумм KΘ,jск(fν), приведение в соответствие каждой элементарной зоне привязки азимутального угла Θj,n значение которого определяется углом между направлениями: координаты пеленгатора в j-й точке - север и пеленгатора в j-й точке - центр n-й элементарной зоны привязки, формирование матрицы измерений Rjk,n)ν, размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки, путем записи в ее элементы rj,k,n значений скорректированных сумм KΘ,j,k,ск(fν), соответствующих углам Θj,n, запоминание матрицы Rjk,n)ν, сложение элементов rj,k,n матрицы Rjk,n)ν, с соответствующими элементами rj-1,k,n предшествующей матрицы Rj-1k,n)ν, присвоение суммарной матрице имени Rjk,n)ν, определение после выполнения J измерений первичных пространственно-информационных параметров минимальной суммы К0,n(fν) в элементах матрицы измерений Rjk,n)ν, принятие координат местоположения центра элементарной зоны привязки {X, У}0,n, соответствующей min К0,n(fν) за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения, отличающийся тем, что на подготовительном этапе пространство над зоной контроля равномерно разбивают на Н слоев, каждому слою присваивают порядковый номер h, h=1, 2,..., Н, каждый слой делят на элементарные объемы привязки, присваивают каждому элементарному объему привязки порядковый номер bh, n=1, 2,..., N; определяют координаты местоположения центров {X, Y, Z}h,n элементарных объемов привязки bh,n рассчитывают дополнительные эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров на выходах Аm,l-х антенных элементов антенной решетки пеленгатора, относительно направлений прихода тестирующего сигнала в угломестной плоскости с дискретностью и Δβc, с=1, 2,..., С, С·Δβc=π/2, определяемых заданной точностью измерения координат источника радиоизлучения {ΔХ, ΔY, ΔZ}, а в процессе работы дополнительно измеряют высоту местности над уровнем моря в j-й точке размещения пеленгатора [ZП]j в момент проведения измерений, вычисляют разность между эталонными и измеренными значениями первичных пространственно-информационных параметров, полученные разности возводят в квадрат и суммируют, результаты вычислений KΘ,β,j(fν) запоминают совместно с соответствующими значениями вторичных параметров, для каждого направления ΔΘk, k=1, 2,..., K, формируют вектор-столбцы размерности С из соответствующих значений KΘ,β,j(fν), последовательно сдвигают элементы вектор-столбцов в вертикальной плоскости на величину склонения в угломестной плоскости Δβj,скл, последовательно сдвигают уточненные вектор-столбцы в азимутальной плоскости на значение отклонения антенной решетки пеленгатора ΔΘj,скл относительно направления на север, запоминают скорректированную совокупность вектор-столбцов , каждому элементарному объему привязки приводят в соответствие азимутальный угол ΔΘj,h,n, значение которого определяется углом между направлениями: координаты пеленгатора в j-й точке - север и пеленгатора в j-й точке - координаты проекции центра элементарного объема привязки bh,n на поверхность земли, и угол места βj,h,n, значение которого определяется углом между направлениями: координаты пеленгатора в j-й точке - координаты центра bh,n, элементарного объема привязки и координаты пеленгатора в j-й точке - координаты проекции центра элементарного объема привязки bh,n, на поверхности земли, формируют трехмерную матрицу измерений Rjk,h,n, βc,h,n)ν, размерность которой определяется объемом зоны контроля, количеством элементарных зон и объемов привязки, путем записи в элементы матрицы RJk,n)ν значений соответствующих скорректированных вектор-столбцов размерности С+1, в качестве первых элементов которых используются собственно значения матрицы RJk,n)ν, запоминают трехмерную матрицу измерений Rjk,h,n, βc,h,n)ν, складывают элементы rj,h,n, вектор-столбцов трехмерной матрицы измерений с соответствующими элементами rj-1,h,n, вектор-столбцов предшествующей трехмерной матрицы измерений Rj-1k,h,n, βc,h,n)ν, а суммарной трехмерной матрице присваивается имя Rjk,h,n, βc,h,n)ν, после выполнения J измерений первичных пространственно-информационных параметров определяют минимальную сумму Кh,n(fν) в элементах вектор-столбцов трехмерной матрицы измерений RJk,h,n, βc,h,n)ν, а координаты местоположения центра элементарной зоны или объема привязки {X, Y, Z}h,n, соответствующие min Kh,n(fν) принимают за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения.

2. Устройство определения координат источника радиоизлучения, включающее устройство навигации, предназначенное для определения положения подвижного пеленгатора в момент измерения первичных пространственно-информационных параметров источника радиоизлучения и определения склонения антенной решетки подвижного пеленгатора относительно направления на север и склонения в угломестной плоскости в момент измерения параметров источника радиоизлучения, генератор тактовых импульсов, первый вычислитель-формирователь, формирующий матрицу углов W(Θj,h,n, βc,h,n)ν, первое, второе, третье и четвертое запоминающие устройства, второй вычислитель-формирователь, формирующий матрицу измерений Rjk,h,n, βc,h,n)ν, устройство измерения первичных пространственно-информационных параметров, группа информационных входов которого является первой установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, первый регистр сдвига, первый счетчик импульсов, первый сумматор, последовательно соединенные блок оценивания для определения кода числа, соответствующего номеру элементарной зоны или объема привязки в зоне контроля с наиболее вероятным расположением источника радиоизлучения, блок определения координат и устройство отображения, группа информационных выходов которого является выходной информационной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, вторая установочная шина которого соединена со второй группой информационных входов первого вычислителя-формирователя, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов устройства навигации, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов первого запоминающего устройства, группа адресных входов которого объединена с группой адресных входов второго вычислителя-формирователя и группой информационных выходов первого счетчика импульсов, а группа информационных выходов первого запоминающего устройства соединена с группой адресных входов второго запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого регистра сдвига, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов второго вычислителя-формирователя, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов третьего запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов первого сумматора, вторая группа информационных входов которого объединена с группой информационных входов блока оценивания и соединена с группой информационных выходов четвертого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого сумматора, а вход управления соединен со входами синхронизации первого и второго вычислителей-формирователей, первого сумматора и блока оценивания, входами управления первого, второго и третьего запоминающих устройств, счетным входом первого счетчика импульсов, тактовым входом блока измерения первичных пространственно-информационных параметров и соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а вторая группа информационных входов блока определения координат является третьей установочной шиной устройства измерения координат источника радиоизлучения, отличающееся тем, что дополнительно введены второй счетчик импульсов, группа из К блоков элементов И, группа из К пятых запоминающих устройств, группа из К вторых регистров сдвига, первый, второй и третий элементы задержки, дешифратор, и делитель импульсов, вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - со входом синхронизации устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров, группа информационных выходов которого поразрядно соединена с соответствующими первыми входами всех К блоков элементов И, вторые входы которых поблочно объединены и соединены с соответствующими выходами дешифратора, а группы информационных выходов блоков элементов И поразрядно соединены с группами информационных входов соответствующих пятых запоминающих устройств, входы управления которых соединены с соответствующими выходами дешифратора, а группы информационных выходов соединены с соответствующими группами информационных входов вторых регистров сдвига, входы управления которых объединены и соединены со входом первого элемента задержки и выходом обнуления второго счетчика импульсов, вход обнуления которого соединен с выходом делителя импульсов, счетный вход - с выходом генератора тактовых импульсов, а группа информационных выходов второго счетчика импульсов соединена с группой информационных входов дешифратора, тактовые входы вторых регистров сдвига объединены и соединены с третьим выходом устройства навигации, вход управления устройства навигации объединен с выходом первого элемента задержки и входом второго элемента задержки, выход которого соединен со входом управления первого регистра сдвига, К групп информационных входов которого поразрядно соединены с соответствующими группами информационных выходов вторых регистров сдвига, тактовый вход через третий элемент задержки соединен со вторым выходом устройства навигации.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что устройство измерения первичных пространственно-информационных параметров выполнено содержащим антенную решетку, выполненную из М антенных элементов, М>1, реализованных идентичными, антенный коммутатор, изготовленный с М входами и с двумя выходами - сигнальным и опорным, притом выходы антенных элементов подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора, двухканальный приемник, выполненный по схеме с общими гетеродинами, входы которого соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами антенного коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, выполненные двухканальными соответственно с опорным и сигнальным каналами и соединены последовательно, причем опорный и сигнальный входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами промежуточной частоты двухканального приемника, шестое, седьмое и восьмое запоминающие устройства, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычитания, умножитель, второй сумматор и блок вычисления разностей фаз, первый информационный вход которого соединен с опорным выходом блока преобразования Фурье, сигнальный выход которого соединен со вторым информационным входом блока вычисления разностей фаз, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов седьмого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов шестого запоминающего устройства, вход синхронизации которого является входом синхронизации устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров, а группа информационных входов соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является группой информационных входов устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров и первой установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, а тактовый вход объединен с тактовыми входами второго сумматора, аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления разностей фаз, блока вычитания, умножителя, а также входами управления антенного коммутатора, шестого, седьмого и восьмого запоминающих устройств и тактовым входом устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров, группа информационных выходов блока вычитания поразрядно соединена с первой и второй группами информационных входов умножителя, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов второго сумматора, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов восьмого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого является группой информационных выходов устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров.



 

Похожие патенты:

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

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

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в береговых радиолокаторах надводной обстановки. Достигаемый технический результат – повышение безопасности швартовки судна при уменьшении времени ее проведения. Указанный результат достигается за счет того, что навигационная система содержит береговой радиолокатор, курсовой указатель судна, отражатели в месте швартовки судна при отсутствии судна, береговой датчик направления движения судна к месту швартовки судна с шифрацией порта, корабельный приемник направления движения к месту швартовки судна с дешифрацией порта, береговой приемник направления движения к месту швартовки судна, определенным образом взаимосвязанные между собой. 1 ил.

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Наверх