Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления

Изобретение предназначено для определения пеленга и угла места источника априорно неизвестного сигнала. Достигаемым техническим результатом является обеспечение высокой точности измерения пространственных параметров радиосигналов: азимута и угла места. Сущность заявленного способа заключается в преобразовании принятых радиосигналов в цифровую форму, измерении в каждом частотном поддиапазоне на совпадающих интервалах времени комплексных спектров пар сигналов для каждой пары антенных элементов (АЭ) антенной решетки, определении свертки комплексно-сопряженных спектров, получении разности фаз радиосигналов для каждой пары АЭ и каждого частотного поддиапазона путем преобразования Фурье, формировании и запоминании эталонных разностей фаз сигналов для всех возможных направлений прихода радиосигнала, вычислении значений функции дисперсии невязок разностей фаз по всем угловым параметрам, определении предварительного вероятного направления прихода радиосигнала по наименьшей сумме квадратов невязок, одновременном вычислении взаимной мощности сигналов по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, определении суммарной и средней мощности сигналов, определении частотных поддиапазонов, в которых значения средней мощности сигнала превышают заданный порог, запоминании значений пеленгов, соответствующих этим поддиапазонам, определении ширины спектров сигналов по количеству прилегающих пеленгов одного наименования, определении среднего значения частоты сигнала для всех обнаруженных излучений, выделении измеренных полос частот оцениваемых сигналов для последующего уточнения наиболее вероятного направления прихода радиосигналов. В пеленгаторе, реализующем способ, дополнительно введены три запоминающих устройства, первый, три счетчика импульсов, второй сумматор, делитель, два блока сравнения, вторая установочная шина, блок элементов «И», блок определения средней частоты сигнала и цифровой полосовой фильтр, соединенные определенным образом между собой и остальными элементами заявленного пеленгатора. 2 н.п. ф-лы, 11 ил.

 

Заявляемые объекты объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и могут быть использованы в навигационных, пеленгационных, локационных средствах, а также в средствах радиоконтроля для определения пеленга и угла места на источник априорно неизвестного сигнала.

Известен способ пеленгации радиосигналов, включающий прием радиосигналов пятиэлементной эквидистантной кольцевой антенной решеткой, выполненной из ненаправленных антенн, расположенных в плоскости пеленгования, преобразование радиосигналов двухканальным приемником, измерение разностей фаз между преобразованными сигналами, принятыми отдельными парами ненаправленных антенн, сравнение всех измеренных разностей фаз между собой, по которым судят о значении пеленга (заявка Великобритании №2140238, G01S 3/48, опубл. 1984 г.).

Недостатком способа является недостаточная точность пеленгации при низких отношениях сигнал/шум и невозможность получения информации об угле наклона фронта волны источника радиосигнала.

Известен способ пеленгации источника сигнала (см. пат.RU №2192651, G01S 3/14, G01S 3/00, опубл. 05.10.2000 г.), включающий прием пеленгуемого сигнала элементами двух линейных эквидистантных антенных решеток, расположенных взаимно перпендикулярно, вычисление пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки и комплексно-сопряженного пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки, преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону, корреляционный анализ и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала и оценку угловых координат.

Недостатком способа является зависимость точности измерения пеленга от взаимной ориентации источника излучения и пеленгаторной системы пеленгатора, невозможность получения информации об угле наклона фронта волны радиосигнала β.

Известен способ пеленгации по пат.RU №2144200, МПК7 G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор. Опубл. 1.10.2000 г. Он включает прием радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N антенных элементов, выполненных идентичными в количестве не менее трех и расположенных в плоскости пеленгования, измерение в каждом частотном поддиапазоне комплексных амплитуд пар сигналов, характеризующих фазы каждого радиосигнала, принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне одним из антенных элементов пары, выбранным в качестве сигнального, относительно фазы радиосигнала, принимаемом в том же частотном поддиапазоне другим из антенных элементов пары, выбранным в качестве опорного для всех используемых пар антенных элементов, формирование двухмерных угловых спектров каждого принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне радиосигнала по измеренным комплексным амплитудам пар сигналов для различных пар антенных элементов антенной решетки соответственно взаимному расположению этих антенных элементов в плоскости пеленгования, по которым судят об азимутах и углах места принятых радиосигналов.

Способ-аналог позволяет повысить точность пеленгования при сканировании в широком диапазоне частот и получить информацию об угле наклона фронта волны источника радиосигнала. Однако способу присущ и недостаток - низкая точность пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке. Способ не в полной мере использует информацию о поле пеленгуемого радиосигнала, заложенной в геометрии антенной системы. Кроме того, в данном способе точность пеленгования снижается из-за несинхронного подключения (через коммутатор) антенных элементов пары ко входам двухканального приемника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ пеленгации по пат. RU №2263327, МПК7 G01S 3/14 Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30. Он включает прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δfv, Δfv∈ΔF, v=1,2,...V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой,

состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента Аl,h, где l,h=1,2,...,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δϕl,h,ИЗМ(fv)=arctg(Uc(fv)/Us(fv)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.

Способ-прототип позволяет решить поставленную перед ним задачу - улучшить качество пеленгования, а именно повысить его точность. Однако способу-прототипу так же присущ недостаток, связанный с низкой точностью пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке, когда спектры сигналов от различных источников граничат в частотной области или частично перекрываются. С другой стороны, неоптимальный прием оцениваемых сигналов (по полосе частот) ведет к ухудшению соотношения сигнал/(помеха+шум), что, в конечном счете, сказывается на реальной чувствительности пеленгатора и его точностных характеристиках.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является пеленгатор по пат. RU №2263327, МПК7 G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30. Устройство-прототип содержит антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, сигнальный и опорный входы которого соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является входной установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенные умножитель, первый сумматор, третье запоминающее устройство, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров.

Целью заявляемых технических решений является разработка способа пеленгации радиосигналов и пеленгатора для его осуществления, обеспечивающих повышение точности пеленгации в сложной сигнально-помеховой обстановке, когда спектры сигналов от различных источников граничат в частотной области или частично перекрываются.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе пеленгации радиосигналов, включающем прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δfv, Δfv∈ΔF, v=1,2,...V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента Аl на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента Аh, где l,h=1,2,...,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δϕl,h,ИЗМ(fv)=arctg(Uc(fv)/Us(fv)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.

Для каждой пары антенных элементов и каждого поддиапазона вычисляют значения взаимной мощности сигналов Pl,h(fv) по формуле Запоминают полученные значения взаимной мощности Pl,h(fv), определяют суммарную мощность сигналов P(fv) путем суммирования взаимных мощностей по всем парам антенных элементов для каждого частотного поддиапазона Δfv. Запоминают значения суммарной мощности сигнала. Вычисляют среднее значение мощности сигнала в каждом частотном поддиапазоне по формуле где η - количество используемых в обработке антенных пар, определяют частотные поддиапазоны , в которых значение средней мощности сигнала превышает заданный порог Рпор. Запоминают значения пеленгов, соответствующих поддиапазонам . Определяют ширину спектров сигналов по количеству m прилегающих пеленгов Θj одного наименования по формуле Δfci=Δf×m. Определяют среднее значение частоты сигнала для всех обнаруженных излучений по формуле где - верхняя частота спектра i-го сигнала. Совместно запоминают средние значения частот сигналов ci и соответствующие им полосы частот Δfci. Последовательно во всем диапазоне ΔF выделяют полосы частот Δfci, подавляя мешающие сигналы и уточняют наиболее вероятное направление прихода радиосигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе достигается более полный учет информации о частотном спектре пеленгуемого сигнала, что позволило реализовать процедуру адаптации приемных трактов. Последнее и обусловило положительный эффект в виде повышения точности пеленгования ИРИ в условиях сложной сигнально-помеховой обстановки.

В заявляемом пеленгаторе поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из антенной решетки, выполненной из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенного коммутатора, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифрового преобразователя, выполненного двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, выполненного двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, первого и второго запоминающих устройств, блока вычитания, блока формирования эталонных значений разностей фаз, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является первой установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенных умножителя, первого сумматора, третьего запоминающего устройства, блока определения азимута и угла места, причем первая и вторая группа информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератора синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, дополнительно введены четвертое, пятое и шестое запоминающие устройства, блок элементов «И», первый, второй и третий счетчики импульсов, второй сумматор, делитель, первый и второй блоки сравнения, блок определения средней частоты сигнала и цифровой полосовой фильтр, выполненный двухканальным, причем первый и второй сигнальные входы цифрового полосового фильтра соединены с выходами сигнального и опорного каналов аналого-цифрового преобразователя соответственно, а первый и второй сигнальные выходы соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока преобразования Фурье, последовательно соединены первый счетчик, пятое запоминающее устройство, второй сумматор, делитель, шестое запоминающее устройство и первый блок сравнения, причем счетный вход первого счетчика импульсов объединен с входами синхронизации пятого запоминающего устройства, второго сумматора, цифрового полосового фильтра и выходом генератора синхроимпульсов, а выход обнуления первого счетчика импульсов соединен со входами управления второго сумматора и делителя, входами синхронизации шестого запоминающего устройства и первого блока сравнения, и счетным входом второго счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала и с соответствующими вторыми входами блока элементов «И», первые входы которого объединены и соединены с выходом первого блока сравнения, а выходы блока элементов «И» соединены с группой адресных входов четвертого запоминающего устройства, первая и вторая группы информационных входов которого соединена с первой и второй группой информационных выходов блока определения азимута и угла места, а первая и вторая группа информационных выходов четвертого запоминающего устройства являются соответственно первой и второй выходными шинами пеленгатора, вторая установочная шина которого соединена со второй группой информационных входов первого блока сравнения, группа информационных входов второго блока сравнения объединена с второй выходной шиной пеленгатора, первый выход второго блока сравнения соединен с счетным входом третьего счетчика импульсов, а второй выход - со входом обнуления третьего счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала, группа информационных выходов которого соединена с группами входов управления цифрового полосового фильтра и двухканального приемника.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи позволяет достичь цели изобретения: обеспечить более высокую точность пеленгования радиосигналов в сложной сигнально-помеховой обстановке.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного способа пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления отсутствуют и, следовательно, заявленный объект обладает свойством новизны.

Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых способа и устройства показало, что они не следуют явным образом из уровня техники, из которого не выявлена известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявленный объект, соответствующим условию патентноспособности "изобретательский уровень".

Заявленный способ и устройство поясняются чертежами, на которых:

на фиг.1 представлена структурная схема пеленгатора;

на фиг.2 приведен порядок разбиения заданной полосы частот ΔF на поддиапазоны Δf;

на фиг.3 иллюстрируется порядок формирования массива эталонных значений Δϕl,h,ЭТ(fv);

на фиг.4 приведен порядок формирования массива измеренных значений Δϕl,h,ИЗМ(fv);

на фиг.5 иллюстрируется порядок формирования массива измеренных значений Pl,h,ИЗМ(fv);

на фиг.6 приведен порядок вычисления суммы поддиапазона v для ΔΘ1, и различных углов места Δβc;

на фиг.7 приведен порядок формирования вектор-столбцов размерности С для каждого направления ΔΘk;

на фиг.8 приведен амплитудный спектр сигналов и соответствующая ему частотно-пеленговая панорама;

на фиг.9 представлены используемые для обработки пары АЭ:

а) 8 - элементной антенной решетки и полнодоступного антенного коммутатора;

б) 16 - элементной антенной решетки при использовании полнодоступного антенного коммутатора;

на фиг.10 приведен алгоритм вычисления эталонных разностей фаз;

на фиг.11 приведен алгоритм вычисления ширины спектра пеленгуемых сигналов и их центральной частоты.

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. На подготовительном этапе выполняются следующие операции.

Весь заданный диапазон частот ΔF делят на поддиапазоны, размеры которых Δf определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Поддиапазоны, количество которых V=ΔF/Δf нумеруют v=1,2,...,V (см. фиг.2). Рассчитывают средние частоты всех поддиапазонов по формуле fv=Δf(2v-1)/2.

На следующем этапе рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) для средних частот всех поддиапазонов fv. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения разностей фаз сигналов Δϕl,h(fv) и значения взаимной мощности сигналов Рl,h(fv) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки.

Выбор Δϕl,h(fv) и Рl,h(fv) в качестве ППИП основан на следующем. Одним из наиболее перспективных направлений реализации измерителей пространственных параметров сигналов источников радиоизлучения (ИРИ) является использование интерферометрических пеленгаторов (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации - М.: Радио и связь, 2000, стр.138-139). Интерферометры существуют двух типов: фазовые и корреляционные (см. также стр.138) и базируются на использовании Δϕl,h(fv) и Рl,h(fv) соответственно. Реализуемые с их помощью точностные характеристики пеленгаторов близки друг к другу, а некоторые отличия проявляются в различных условиях их применения. В предлагаемом способе пеленгации и пеленгаторе для получения максимальной информации о поле сигнала использованы оба ППИП: Δϕl,h(fv) и Pl,h(fv). Порядок расчета эталонных значений Δϕl,h(fv) следующий.

Вводят топологию антенной системы (АС) пеленгатора. Данные по топологии АС включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки и ее ориентацию относительно направления на север. В качестве последнего возможно использование вектора, проходящего от второго АЭ в направлении первого АЭ (при кольцевой структуре антенной решетки).

В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг антенной решетки пеленгатора с дискретностью ΔΘk и Δβc на удалении нескольких длин волн. При этом полагается, что фронт приходящей волны плоский. Для каждого из угловых параметров ΔΘk, k=1,2,...,K и Δβc, с=1,2,...,С вычисляют значения разностей фаз Δϕl,h,ЭТ(fv) для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки и всех частотных поддиапазонов V:

где

расстояние между плоскими фронтами волн в l-ном и h-ном антенных элементах, пришедшие к решетке под углами ΔΘk в азимутальной и Δβc в вертикальной плоскостях, l≠h, xl, yl, zl и xh, yh, zh координаты l-го и h-го антенных элементов решетки. С' - скорость света. В случае использования антенной решетки с плоским (горизонтальным) размещением АЭ (zl=zh) последнее выражение принимает вид:

Полученные в результате измерений эталонные значения ППИП Δϕl,h,ЭТ(fv) оформляются в виде эталонного массива данных, вариант представления информации в котором показан на фиг.3.

При обнаружении сигнала в заданной полосе частот ЛР формируют два массива измеренных ППИП Δϕl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h,ИЗМ(fv) (см. фиг.4 и фиг.5), структура представления информации в которых аналогична выше рассмотренной на фиг.3. Для этого в пеленгаторе все измеренные значения Δϕl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h,ИЗМ(fv) для всех сочетаний пар антенных элементов Аl,h всех V частотных поддиапазонов оформляют в соответствующие два массива ППИП.

Выполнение последующих операций в предлагаемом способе пеленгации осуществляется параллельно по двум направлениям. В первом из них аналогично способу-прототипу последовательно для всех направлений ΔΘk, k=1,2,...,K; KΔΘk=2π, и всех углов места Δβc, с=1,2,...,С; СΔβc=π/2 вычисляют разность между эталонными Δϕl,h,ЭТ(fv) и измеренными Δϕl,h,ИЗМ(fv) ППИП, которые возводятся в квадрат и суммируют в соответствии с выражением

На фиг.6 иллюстрируются порядок вычисления сумм в поддиапазоне Δfv для ΔΘ1 различных значений угла места Δβc. Для каждого направления ΔΘk, k=1,2,...,K, формируется вектор-столбец размерности С из соответствующих значений (см. фиг.7).

Определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях осуществляется путем поиска наименьшей суммы квадратов невязок среди для всех V частотных поддиапазонов.

Параллельно выше рассмотренным операциям определяют суммарную мощность сигналов P(fv) путем суммирования взаимных мощностей Pl,h(fv) по всем парам антенных элементов для каждого частотного поддиапазона:

Следующей операцией, выполняемой в предлагаемом способе, является вычисление значения средней мощности сигнала для каждого частотного поддиапазона:

где η - количество используемых в обработке антенных пар. Полученные значения v=1,2,...,V, в дальнейшем используются для выполнения операции сравнения с заданным порогом РПОР. Порядок выбора значения РПОР известен (см. Г.И.Тузов, В.А.Сивов, В.И.Прытков и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1985, стр.144-146).

В результате выполнения операции сравнения мощностей и РПОР определяют частотные поддиапазоны , в которых с заданной вероятностью обнаружены оцениваемые сигналы. Значения запоминаются совместно с соответствующими им значениями пеленга Θj. Следует отметить, что в предлагаемом способе селекция сигналов различных ИРИ осуществляется только по значению Θj как наиболее информативному параметру. Угол места βi в большинстве практических случаев близок к нулю и поэтому малоинформативен. Кроме того, точность измерения угла места βi, как правило, ниже точности измерения пеленга Θj в силу реализационных особенностей используемых антенных решеток.

На основе полученной информации о поддиапазонах и соответствующих им пеленгах принимается решение о ширине спектров обнаруженных сигналов Δfci.

В качестве критерия для принятия данного решения в предлагаемом способе используется свойство примерного равенства параметра Θj для всех составляющих спектра сигнала одного ИРИ. При этом допускается разброс значений пеленга для соседних поддиапазонов в небольших пределах (например, ΔΘ=2°-3°), обусловленных погрешностями измерений в силу ряда известных причин (см. фиг.8).

После нахождения значений Δfci=Δf×m определяют средние значения частот обнаруженных сигналов ИРИ

где - верхняя частота i-го сигнала.

На этом подготовительный этап частотной адаптации завершается. На основе полученной информации о Δfci и последовательно во всем диапазоне ΔF выделяют полосы частот Δfci, подавляя соседние мешающие сигналы и уточняют наиболее вероятное направление прихода радиосигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Таким образом, в предлагаемом способе ППИП Рl,h(fv) используются для выполнения операции частотной адаптации измерителя с целью повышения точности получаемых оценок параметров Θ и β.

Пеленгатор (фиг.1) содержит антенную решетку 5, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор 6, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника 7, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь 8, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье 10, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье 10, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье 10, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11 соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства 12, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания 13, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства 4, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз 3, группа информационных входов которого является первой установочной шиной 1 пеленгатора, последовательно соединенные умножитель 14, первый сумматор 15, третье запоминающее устройство 16, блок определения азимута и угла места 17, причем первая и вторая группа информационных входов умножителя 14 объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания 13, генератор синхроимпульсов 2, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора 6, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя 8, блока преобразования Фурье 10, первого 4, второго 12 и третьего 16 запоминающих устройств, блока вычитания 13, умножителя 14, первого сумматора 15, блока определения азимута и угла места 17, блока формирования эталонных значений разностей фаз 3 и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11.

Для повышения точности пеленгования введены четвертое 18, пятое 22 и шестое 25 запоминающие устройства, блок элементов «И» 27, первый 21, второй 28 и третий 31 счетчики импульсов, второй сумматор 23, делитель 24, первый 26 и второй 32 блоки сравнения, блок определения средней частоты сигнала 30 и цифровой полосовой фильтр 9, выполненный двухканальным, причем первый и второй сигнальные входы цифрового полосового фильтра 9 соединены с выходами сигнального и опорного каналов аналого-цифрового преобразователя 8 соответственно, а первый и второй сигнальные выходы соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока преобразования Фурье 10, последовательно соединены первый счетчик 21, пятое запоминающее устройство 22, второй сумматор 23, делитель 24, шестое запоминающее устройство 25 и первый блок сравнения 26, причем счетный вход первого счетчика импульсов 21 объединен с входами синхронизации пятого запоминающего устройства 22, второго сумматора 23, цифрового полосового фильтра 9 и выходом генератора синхроимпульсов 2, а выход обнуления первого счетчика импульсов 21 соединен со входами управления второго сумматора 23 и делителя 24, входами синхронизации шестого запоминающего устройства 25 и первого блока сравнения 26, и счетным входом второго счетчика импульсов 28, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала 30 и с соответствующими вторыми входами блока элементов «И» 27, первые входы которого объединены и соединены с выходом первого блока сравнения 26, а выходы блока элементов «И» 27 соединены с группой адресных входов четвертого запоминающего устройства 18, первая и вторая группы информационных входов которого соединена с первой и второй группой информационных выходов блока определения азимута и угла места 17, а первая и вторая группа информационных выходов четвертого запоминающего устройства 18 являются соответственно первой 19 и второй 20 выходными шинами пеленгатора, вторая установочная шина 29 которого соединена со второй группой информационных входов первого блока сравнения 26, группа информационных входов второго блока сравнения 32 объединена с второй выходной шиной 20 пеленгатора, первый выход второго блока сравнения 32 соединен с счетным входом третьего счетчика импульсов 31, а второй выход - со входом обнуления третьего счетчика импульсов 31, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала 30, группа информационных выходов которого соединена с группами входов управления цифрового полосового фильтра 9 и двухканального приемника 7.

Пеленгатор (фиг.1) работает следующим образом. Перед началом работы пеленгатора рассчитываются эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров Δϕl,h(fv) для средних частот всех поддиапазонов . Ширина поддиапазонов Δfv определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Для этого предварительно осуществляется описание пространственных характеристик антенной решетки 5. С этой целью измеряются взаимные расстояния между антенными элементами Аl,h решетки 5 (см. фиг.9) при их размещении на горизонтальной плоскости. В общем случае (Zl,h≠0) используются расстояния между проекциями пространственного размещения АЭ на горизонтальную плоскость, проходящую через первый антенный элемент. В этом случае для каждого АЭ дополнительно измеряются значения {Zl,h} как {Zl,h}={Zl} - {Zh}. Результаты измерений по шине 1 (см. фиг.1) поступают на вход блока формирования эталонных значений ППИП 3. Здесь по известному алгоритму (см. пат.RU №2283505, МПК 7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25; пат.RU №2263328, опубл. 24.05.2004 г., бюл. №30) вычисляются значения Δϕl,h,ЭТ(fv), которые в дальнейшем хранятся в первом запоминающем устройстве 4 (см. фиг.3). Вводится склонение Θскл антенной решетки 5 относительно направления на север, например, как угол между векторами, проходящими через первый и второй АЭ и центр АР и направлением на север.

В процессе работы пеленгатора с помощью блоков с 5-го по 18-й (см. фиг.1) осуществляется поиск и обнаружение сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF. Принимаемые АР 5 сигналы на частоте fv поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 6. В задачу последнего входит обеспечение синхронного подключения в едином промежутке времени любых пар антенных элементов к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа двухканального приемника 7 поступают сигналы со всех возможных пар АЭ решетки 5 (см. фиг.9). При этом все АЭ периодически выступают в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 6). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.

Сигналы, поступающие на входы приемника 7, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты приемника 7 сигналы поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, где синхронно преобразуются в цифровую форму. Полученные цифровые отсчеты сигналов антенных элементов Al и Аh в блоке 8 перемножаются на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на π/2. В результате в блоке 8 формируются четыре последовательности отсчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух антенных элементов Аl и Аh). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в АЦП 8 выполняют операцию перемножения отсчетов каждой квадратурной составляющей сигнала на соответствующие отсчеты временного окна. Порядок выполнения этих операций подробно рассмотрен в Пат. RU №2263328 и Пат. RU №2283505.

На завершающем этапе в блоке 8 формируют две комплексные последовательности отсчетов путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей, которые поступают на входы цифрового полосового фильтра 9, выполненного двухканальным. В исходном положении ширина пропускания фильтров 9 устанавливается равной полосе пропускания РПУ 7.

Сигналы с выходов аналого-цифрового преобразователя 8 через полосовой фильтр 9 поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 10. В результате выполнения в блоке 10 операции в соответствии с выражением получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов, принимаемых в АЭ Аl и Аh, а следовательно, и их мощностные и фазовые характеристики. Однако этого недостаточно для измерения Рl,h(fv) и Δϕl,h(fv) в парах антенных элементов Al и Аh. Последнее предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражением

где l,h=1,2,...,N, l≠h - номер АЭ. На его основе определяется Δϕl,h(fv) как

и значение Рl,h(fv)

Эти функции (9) и (10) выполняются блоком вычисления ППИП 11. В устройстве-прототипе (см. Пат.RU №2263327, МПК 7 G01S 3/14, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30, стр.10) рассмотрена возможность нахождения аналогичным блоком 7 (прототипа) ППИП в соответствии с (9) и (10), однако в дальнейшей работе заявлено использование лишь значений Δϕl,h(fv). В предлагаемом устройстве измеренные значения Δϕl,h(fv) и Pl,h(fv) очередным импульсом генератора 2 записываются соответственно во второе 12 и пятое 22 запоминающие устройства. Данная операция повторяется до тех пор, пока не будут записаны в эти блоки значения ППИП для всех возможных сочетаний пар АЭ. Выполнение этой операции соответствует формированию массивов измеренных ППИП Δϕl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h(fv) (см. фиг.4 и 5).

Основное назначение блоков 13, 14, 15, 16, 17 и 3, 4 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δϕl,h,ИЗМ(fv) (см. фиг.4) от эталонных значений (см. фиг.3), рассчитанных для всех направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc, и всех Δfv, (см. выражение 4). Данная операция осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.6, следующим образом. Эталонные значения Δϕl,h,ЭТ(fv), хранящиеся в запоминающем устройстве 4, поступают на вход уменьшаемого блока вычитания 13. На вход вычитаемого блока 13 поступают измеренные значения Δϕl,h,ИЗМ(fv) с выхода блока 12. Операция вычитания осуществляется в строгом соответствии с порядком формирования пар АЭ. Например, из Δϕ2,7,ИЗМ(fv) поочередно вычитаются только значения Δϕ2,7,ЭТ(fv) для всех направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc.

На следующем этапе полученные разности возводятся в квадрат в блоке 14. Данная операция необходима для того, чтобы все результаты операции вычитания имели положительное значение. В противном случае могла возникнуть ситуация, когда сумма положительных и отрицательных разностей (Δϕl,h,ИЗМ(fv))+(-Δϕl,h,ЭТ(fv)) компенсировали друг друга. Для возведения в квадрат каждый результат вычислений умножается на себя в блоке 14. Полученные квадраты разностей складываются в первом сумматоре 15 и записываются в третье запоминающее устройство 16. В результате в блоке 16 формируется массив данных (см. фиг.7), па основе которых могут быть получены искомые параметры Θ и β. Эта операция осуществляется блоком 17 путем поиска минимальной суммы в массиве данных (см.фиг.7).

Предварительные результаты измерений пространственных параметров Θj и βi очередным импульсом генератора 2 переписываются в запоминающее устройство 18 и поступают на выходные шины пеленгатора 19 и 20.

Предназначение блоков с 21-го по 32-й, а также 9-го состоит в том, чтобы измерить ширину спектра обнаруженных сигналов, их средние частоты и на основе этих данных обеспечить оптимальный (в частотной области) прием обнаруженных излучений для уточнения полученных значений пространственных параметров Θj и βi. Данная операция осуществляется параллельно с измерением блоками 3,4 и 12-17 параметров Θj и βi для обеспечения более высокой скорости выполнения измерений.

Предназначение блоков 22 и 23 состоит в том, чтобы обеспечить вычисление суммарной мощности сигналов Р(fv) путем суммирования взаимных мощностей Рl,h(fv) по всем парам антенных элементов (5). В блоке 23 осуществляется последовательное суммирование поступающих на его вход значений Pl,h(fv) с выхода блока 22.Продвижение информации с выхода блока 22 на вход бока 23 осуществляется импульсами генератора 2. После поступления η тактовых импульсов (что соответствует количеству используемых в обработке пар АЭ) на выходе блока 23 формируется значение суммарной мощности Р(fv) для поддиапазона Δfv, значение которой поступает на информационный вход делится на η (блок 24). Передним фронтом управляющего импульса, сформированным на выходе счетчика импульсов 21, в блоке 24 выполняется операция деления на η (6), что соответствует вычислению значения средней мощности сигнала в частотном поддиапазоне Δfv. Этим же импульсом результаты вычислений записываются в шестое запоминающее устройство 25. Задним фронтом импульса с выхода счетчика 21 обнуляется сумматор 22. В результате блок 22 готов к новому циклу вычисления суммарной мощности P(fv+1).

В течение V аналогичных итераций в блок 25 записываются значения для всех частотных поддиапазонов. Значения средней мощности последовательно поступают на вход первого блока сравнения 26 (под воздействием импульсов с выхода счетчика 21). В случае превышения текущим значением порогового уровня РПОР на выходе блока 26 формируется управляющий импульс, разрешающий прохождению информации с выхода счетчика 28 на адресный вход запоминающего устройства 18. В результате записанное по этому адресу v, v=1,2,...,V; измеренное значение пеленга Θj поступает на вход второго блока сравнения 32. Назначение блоков 31 и 32 состоит в том, чтобы измерить ширину спектра пеленгуемых сигналов. В качестве критерия принадлежности излучения к одному источнику в предлагаемом устройстве использовано примерное равенство значений пеленгов Θj (см. фиг.8). Вновь пришедшее значение пеленга Θj с выхода блока 18 сравнивается в блоке 32 с предшествующим значением. В случае принятия положительного решения на первом выходе блока 32 формируется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 31 увеличивая его содержимое на единицу. В результате код числа m в блоке 31 позволяет определить ширину спектра сигнала как Δfci=Δf×m. Значение m с выхода счетчика 31 поступает на информационные входы блока измерения средней частоты сигнала 30. В случае отрицательного решения в блоке 32 на его втором выходе формируется управляющий сигнал, который обнуляет содержимое счетчика 31.

В функцию блока 31 входит определение средней частоты спектра сигнала обнаруженного ИРИ в соответствии с (7) используя информацию о его граничной частоте и ширине спектра Δfci, поступающую с выходов счетчиков импульсов 28 и 31 соответственно.

Измеренные значения Δfci и поступают на управляющий вход цифрового полосового фильтра 9 и вход управления приемником 7. Последний настраивается на частоту , а в цифровом полосовом фильтре в обеих каналах формируется полоса пропускания Δfci.

Дальнейшая работа пеленгатора осуществляется по описанному выше алгоритму. Уточненные значения пространственных параметров Θ и β поступают на выходные шины 19 и 20 устройства.

В устройстве, реализующем предложенный способ, используется известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе.

Варианты реализации антенных элементов и антенной решетки 5 широко рассмотрены в литературе (см. Саидов А.С. и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997; Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham/ Massachusetts. Artech House, inc., 1981. - 298 p.). Для заявляемого пеленгатора целесообразно использовать один из широко известных типов антенн: симметричные и несимметричные вибраторы (объемные вибраторы), дискоконусные антенны, биконические антенные элементы и др. Выбор антенных элементов определяется заданным частотным диапазоном ΔF (коэффициентом перекрытия), конструктивными особенностями антенной решетки. В общем случае размещение АЭ в горизонтальной и вертикальной плоскостях может быть произвольным. Разнос АЭ в вертикальной плоскости улучшает точностные характеристики пеленгатора при измерении Δβ. Количество используемых антенных элементов N и расстояние между ними определяются заданной точностью измерения пространственных параметров, диапазоном рабочих частот ΔF и эффектом взаимного влияния АЭ друг на друга. Последние определяет минимальное расстояние между АЭ решетки 5.

Для обеспечения наиболее высокой и равной со всех направлений точности пеленгования целесообразно использование АР 5 с кольцевым (эллиптическим) размещением АЭ (см. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радио пеленгации. - М.: Сов. Радио, 1964. - 640 с.) с максимально возможным радиусом и разносом по высоте.

Важным аспектом выполнения АР 5 является реализация коэффициента перекрытия КПЕР частотного диапазона. В случаях, когда КПЕР задается равным 10 и более необходим переход к использованию АР с двойной и более кольцевой структурой.

Анализ зависимости количества АЭ N и КПЕР (по уровню взаимного влияния АЭ в нижней части диапазона частот и неоднозначности получаемых оценок в его верхней части) показал, что для устранения негативных явлений и их влияния на точность пеленгования при КПЕР=10 необходимо иметь не менее 8 АЭ совместно с полнодоступным антенным коммутатором и более 14 АЭ - при использовании неполнодоступного коммутатора (см. Пат. RU 2263328, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30).

Антенный коммутатор (АК) 6 обеспечивает синхронное подключение в едином промежутке времени любых пар АЭ к опорному и сигнальному выходам. Реализация АК 6 широко известна (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.; Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987. - 120 с.).

Двухканальный приемник 7 может быт реализован с помощью двух полупрофессиональных приемников IC-R8500 фирмы ICOM (см. Communication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). При этом первый и второй гетеродины одного из приемников используются одновременно в качестве первого и второго гетеродинов соответственно второго приемника. Кроме того, в качестве приемника 7 могут попарно использоваться и другие приемники фирмы ICOM: IC-R7000, IC-PCR1000.

Двухканальные аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой полосовой фильтр 9 и блок преобразования Фурье 10, а также блок вычисления ППИП 11 и второе запоминающее устройство 12 реализуются с помощью стандартных плат: субмодуля цифрового приема ADMDDC2WB и ADP60PCI v.3.2 на процессоре Shark ADSP-21062. Руководство пользователя (см. e-mail: insvs@arc.ru www-сервер www.insys.ru). Субмодуль ADMDDC2WB реализует функции блока 8 и содержит микросхемы DIGITAL DOWN CONVERTER (DDC) AD6620 фирмы Analog Devices для извлечения части полосы частот из широкой входной полосы сигнала на промежуточной частоте 10,7 МГц приемника 7 IC-R8500, преобразование этой полосы в полосу модулирующих частот и вывод ее в квадратуре, данная операция осуществляется путем умножения оцифрованного сигнала на квадратурное опорное колебание внутреннего генератора DDC.

Судмодуль цифрового приема ADMDDC2WB используется в несущих платах типа ADP6015A, ADP60PCI, ADP62PCI. Базовый модуль на базе платы ADP60PCI v.3.2 на процессоре Shark ADSP-21062 реализует функцию дискретного преобразования Фурье (блок 10), операцию умножения на комплексно-сопряженную пару отсчетов каналов (блок 10), цифрового полосового фильтра (блок 9), нахождения разности фаз сигналов Δϕl,h,изм(fv) и Pl,h(fv) (блок 11), а также запоминание измеренных значений разностей фаз (блок 12).

Первый и второй сумматоры 15 и 23 соответственно и блок вычитания 13 реализуются по известным схемам (см. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.).

Первое, третье, пятое и шестое запоминающие устройства 4, 16, 22, 25 соответственно представляют из себя буферные запоминающие устройства (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.).

Умножитель 14 реализует операцию возведения в квадрат, а его выполнение освещено в книге Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.

Блок формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров 3 предназначен для создания таблиц эталонных значений разностей фаз Δϕl,h,ЭТ(fv) для различных пар антенных элементов, l,h=1,2,...,N; l≠h, различных поддиапазонов частот v и различных направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc, с заданной дискретностью, k=1,2,...,К; К×ΔΘk=2π; с=1,2,..., С; С×Δβc=π/2. На подготовительном этапе по первой установочной шине 1 задаются следующие исходные данные:

- сектор обработки по азимуту {Θmin, Θmax};

- сектор обзора по углу места {βmin, βmax};

- точность нахождения углового параметра ΔΘk;

- точность нахождения угломестного параметра Δβc;

- топология размещения антенных элементов {dl,h};

- разнос антенных элементов в вертикальной плоскости {Zl,h};

- диапазон частот ΔF, ширину Δf и средние частоты {fv} поддиапазонов.

Величины {Θmin, Θmax} и {βmin, βmax} зависят от местоположения пеленгатора относительно зоны контроля. Точность нахождения угловых параметров ΔΘk и Δβc. определяются, в конечном счете, заданной точностью пеленгации, размещением пеленгатора относительно зоны контроля и ограничивается инструментальной точностью. Последняя в свою очередь определяется типом (размерами и геометрией) используемой АР 5, характеристиками АЭ, частотным диапазоном ΔF условиями распространения радиоволн, видом модуляции сигнала и др. Задача блока 3 состоит в том, чтобы для данного пеленгатора, каждого частотного поддиапазона Δfv заданной топологии АР 5 с дискретностью по азимуту ΔΘk и угла места Δβc, рассчитать идеальные (эталонные) значения разностей фаз для всех возможных пар антенных элементов Δϕl,h,ЭТ(fv).

Блок 3 может быть выполнен в виде автомата на базе высокопроизводительного 16-ти разрядного микропроцессора К1810 ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.) и работающего в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.10.

Четвертое запоминающее устройство 18 представляет из себя двухканальное буферное запоминающее устройство, реализация которого известна (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.).

Построение генератора тактовых импульсов 2 известно и широко освещено в литературе (Радиоприемные устройства: учебное пособие по радиотехнике. Спец. ВУЗов / Ю.Т. Давыдов и др. М.: Высшая школа, 1989. - 342 с.; Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех: Часть II. В.В.Никитченко. - Л.: ВАС.-1990. - 176 с.).

Реализация первого, второго и третьего счетчиков импульсов 21, 28 и 31 трудностей не вызывает. Они могут быть реализованы на микросхемах ТТЛ серии, например 155ИЕ2 (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин и др. /Под. Ред. Б.В.Тарабрина; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.). Необходимая емкость блоков соответственно η, V и М обеспечивается за счет последовательного подключения необходимого количества микросхем 155ИЕ2.

Реализация блока определения азимута и угла места 17 известна и широко освещена в литературе. Она также, как и устройстве-прототипе, предназначена для поиска минимального значения суммы квадратов невязок (см. выражение 4). Блок 17 целесообразно реализовать по пирамидальной схеме с использованием быстродействующих компараторов (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.).

Реализация блоков сравнения 26 и 32 известна и широко освещена в литературе, они могут быть реализованы на компараторах (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.).

Блок элементов «И» может быть реализован набором элементарной логики на базе микросхем ТТЛ-ной серии, например, 155 или 133 серии, количество используемых элементов «И» определяется значением числа V (емкостью счетчика 28). При этом первые входы всех элементов «И» объединены и соединены с выходом первого блока сравнения 26 (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрик, С.В.Якубовский, Н.А.Барканов и др.; Под ред. Б.В.Тарабрина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.).

Реализация бока определения средней частоты сигнала 30 известна и трудностей не вызывает. Основное назначение блока - реализация выражения (7). В блоке 30 осуществляется операция деления на два числа «m», поступающего с выхода блока 31 и пересчет полученной величины в значение несущей частоты (7) используя информацию, поступающую с выхода блока 28. Блок 30 может быть реализован на регистрах сдвига (микросхемах ТТЛ-й серий) как при выполнении первой, так и второй функции. Следует отметить, что наиболее предпочтительной является реализация блоков 18-го и с 25-го по 32-ой в виде автомата на базе высокопроизводительного микропроцессора, например, К1810 ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.). Алгоритм работы такого автомата приведен на фиг.11. Здесь величина ДО обозначает допустимое значение дисперсии оцениваемого параметра Θ.

1. Способ пеленгации радиосигналов, включающий прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δfv, Δfv∈ΔF, v=1,2,...V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента A1 на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента Аh, где 1,h=1,2,...M, 1≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δϕl,h,ИЗМ(fv)=arctg(Uc(fv)/Us(fv)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок, отличающийся тем, что дополнительно для каждой пары антенных элементов и каждого поддиапазона вычисляют значения взаимной мощности сигналов P1,h(fv) по формуле Pl,h(fv)=|Uc(fv)Us ·(fv)|, запоминают полученные значения взаимной мощности P1,h(fv), определяют суммарную мощность сигналов P(fv) путем суммирования взаимных мощностей по всем парам антенных элементов для каждого частотного поддиапазона Δfv, запоминают значения суммарной мощности сигнала, вычисляют среднее значение мощности сигнала P(fv) в каждом частотном поддиапазоне по формуле P(fv)=P(fv)/η, где η - количество используемых в обработке антенных пар, определяют частотные поддиапазоны Δfv', в которых значение средней мощности сигнала превышает заданный порог PПОР, запоминают значения пеленгов, соответствующих поддиапазонам Δv', определяют ширину спектров сигналов Δfci по количеству m, m=1,2,...,М прилегающих пеленгов Θj одного наименования по формуле Δfci=Δf·m, определяют среднее значение частоты сигнала fci для всех обнаруженных излучений по формуле me - верхняя частота спектра i-го сигнала, совместно запоминают средние значения частот сигналов fci и соответствующие им полосы частот Δfci, последовательно во всем диапазоне ΔF выделяют полосы частот Δfci подавляя мешающие сигналы и уточняют наиболее вероятное направление прихода радиосигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

2. Пеленгатор, содержащий антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом бока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является первой установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенные умножитель, первый сумматор, третье запоминающее устройство, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, отличающийся тем, что дополнительно введены четвертое, пятое и шестое запоминающие устройства, блок элементов «И», первый, второй и третий счетчики импульсов, второй сумматор, делитель, первый и второй блоки сравнения, блок определения средней частоты сигнала и цифровой полосовой фильтр, выполненный двухканальным, причем первый и второй сигнальные входы цифрового полосового фильтра соединены с выходами сигнального и опорного каналов аналого-цифрового преобразователя соответственно, а первый и второй сигнальные выходы соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока преобразования Фурье, последовательно соединены первый счетчик, пятое запоминающее устройство, второй сумматор, делитель, шестое запоминающее устройство и первый блок сравнения, причем счетный вход первого счетчика импульсов объединен с входами синхронизации пятого запоминающего устройства, второго сумматора, цифрового полосового фильтра и выходом генератора синхроимпульсов, а выход обнуления первого счетчика импульсов соединен со входами управления второго сумматора и делителя, входами синхронизации шестого запоминающего устройства и первого блока сравнения, и счетным входом второго счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала и с соответствующими вторыми входами блока элементов «И», первые входы которого объединены и соединены с выходом первого блока сравнения, а выходы блока элементов «И» соединены с группой адресных входов четвертого запоминающего устройства, первая и вторая группы информационных входов которого соединена с первой и второй группой информационных выходов блока определения азимута и угла места, а первая и вторая группа информационных выходов четвертого запоминающего устройства являются соответственно первой и второй выходными шинами пеленгатора, вторая установочная шина которого соединена со второй группой информационных входов первого блока сравнения, группа информационных входов второго блока сравнения объединена с второй выходной шиной пеленгатора, первый выход второго блока сравнения соединен с счетным входом третьего счетчика импульсов, а второй выход - со входом обнуления третьего счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала, группа информационных выходов которого соединена с группами входов управления цифрового полосового фильтра и двухканального приемника.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения. .

Изобретение относится к радиопеленгационным системам и может быть использовано для обработки сигналов при одноканальной амплитудной пеленгации. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в радиопеленгаторах, системах радиоконтроля, радиолокации, радиоастрономии. .

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в системах определения местоположения источников радиоизлучения. .

Изобретение относится к способам определения координат летательных аппаратов (ЛА) с помощью радиотехнических средств и может быть использовано для построения радиолокационных систем, определяющих координаты ЛА в трехмерном пространстве в зоне ближней навигации, а также при посадке и взлете.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для пеленгования радиосигналов источников радиоизлучений (ИРИ) в условиях изменяющейся на интервале пеленгования интенсивности и формы спектра сигналов, а также в тех случаях, когда применяемые в антенной системе (АС) пеленгатора антенные элементы (АЭ) имеют существенные направленные свойства.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения пеленга на источник априорно неизвестного сигнала.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования источников радиоизлучения. .

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для автоматического сопровождения локационного объекта (ЛО), являющегося источником радиоизлучения или отражения радиоволн, одновременно в двух плоскостях

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения пеленга на локационный объект, являющийся источником радиоизлучения (ИРИ) или отражения радиоволн, одновременно в двух плоскостях - по азимуту и углу места

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения пеленга на локационный объект, являющийся источником радиоизлучения (ИРИ) или отражения радиоволн, одновременно в двух плоскостях - по азимуту и углу места

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокаторах поиска и слежения

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в средствах радиомониторинга и пеленгования

Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления

Наверх