Радиолокационный измеритель местоположения запреградного объекта

Авторы патента:

Лихоеденко Константин Павлович (RU)

Серегин Григорий Михайлович (RU)

Борзов Андрей Борисович (RU)

Сучков Виктор Борисович (RU)

Хохлов Валерий Константинович (RU)

G01S3/02 - с использованием радиоволн (радиопеленгаторы)

Владельцы патента RU 2580828:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (МГТУ им. Н.Э. Баумана) (RU)

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в информационно-измерительных средствах и системах, работающих в режимах активной пеленгации локализованных объектов, на фоне распределенных в пространстве помех. Достигаемый технический результат - повышение вероятности и точности пеленгации локализованного слабоконтрастного объекта на фоне распределенной в пространстве помехи и обеспечение запреградного действия по локализованному объекту для широкой номенклатуры преград. Указанный результат достигается за счет того, что в радиолокационный измеритель местоположения запреградного объекта, содержащий канал из приемопередающего модуля с генератором сигнала, соединенного с передающей и приемной антеннами, выход которого соединен с блоком цифровой обработки данных, соединенный с модулем отображения информации, вводят второй канал для формирования сверхкороткого импульса в частотном диапазоне, отличном от частотного диапазона первого канала, состоящий из второго приемопередающего модуля, соединенного с вторыми передающей и приемной антеннами, второго блока цифровой обработки, при этом передающие и приемные антенны выполнены в виде сверхширокополосных антенн Вивальди, генератор сигнала приемопередающих модулей выполнен в виде генератора сверхкороткого импульсного сигнала, причем выход второго приемопередающего модуля соединен с входом второго блока цифровой обработки данных, выход которого подключен к входу модуля отображения информации. 1 ил.

Существующие в настоящее время автономные информационные системы (АИС) (акустические с широкополосными сигналами и радиолокационные системы миллиметрового диапазона длин волн) не позволяют пеленговать объекты, находящиеся за преградами на фоне распределенных в пространстве помех на малых расстояниях. Также возникает проблема формирования узких диаграмм направленности приемо-передающих трактов в ближней зоне.

Известен радиолокационный пеленгатор локализованных объектов, содержащий передатчик, антенну в виде однополосного волнового моноимпульсного облучателя, приемник, регистратор (см. Коваленко Н.А. Методы подповерхностной радиолокации для обнаружения людей за непрозрачными средами, ж. Восточно-Европейский журнал передовых технологий, 2011, выпуск 9, т. 3 стр. 49-55)

Недостатком данного устройства является невозможность формирования узких диаграмм направленности приемопередающего радиолокационного тракта, низкая точность пеленгации локализованного малоконтрастного объекта на фоне распределенной помехи и невозможность запреградного действия, которое может быть реализовано в субнаносекундном диапазоне сверхкоротких импульсов (СКИ).

Наиболее близким известным техническим решением является сверхширокополосный (СШП) радиолокатор для обнаружения объектов за оптически непрозрачными преградами (см. Безуглов В.А. и др. Алгоритм обработки данных сверхширокополосного радиолокатора для обнаружения подвижных объектов за оптически непрозрачными преградами. Спецтехника и связь, 2013, №2, стр. 33-39). СШП радиолокатор содержит канал из приемопередающего модуля с генератором сигнала, соединенного с передающей и приемной антеннами, выход которого соединен с блоком цифровой обработки данных. Извлечение полезной информации о местонахождении целей за преградами при СШП радиолокации является сложной научно-технической задачей. Именно по этой причине важной отличительной чертой СШП техники является принципиальная необходимость оснащения устройств запреградной радиолокации развитой вычислительной системой. Кроме того, в указанном решении невозможно получить номенклатуру преград.

Технической задачей изобретения является повышение вероятности и точности пеленгации локализованного слабоконтрасного объекта на фоне распределенной в пространстве помехи и обеспечение запреградного действия по локализованному объекту для широкой номенклатуры преград.

Для решения поставленной задачи в радиолокационный измеритель местоположения запреградного объекта, содержащий канал из приемопередающего модуля с генератором сигнала, соединенного с передающей и приемной антеннами, выход которого соединен с блоком цифровой обработки данных, соединенным с модулем отображения информации, вводят второй канал для формирования сверхкороткого импульса в частотном диапазоне, отличном от частотного диапазона первого канала, состоящий из второго приемопередающего модуля, соединенного с вторыми передающей и приемной антеннами, второго блока цифровой обработки, при этом передающие и приемные антенны выполнены в виде сверхширокополосных антенн Вивальди, генератор сигнала приемопередающих модулей выполнен в виде генератора сверхкороткого импульсного сигнала, причем выход второго приемопередающего модуля соединен с входом второго блока цифровой обработки данных, выход которого подключен к входу модуля отображения информации.

Изобретение поясняется чертежом, где показана функциональная схема радиолокационного измерителя местоположения запреградного объекта.

Радиолокационный измеритель выполнен в виде двухканальной системы, каждый канал включает приемопередающие модули (ППМ) 1 и 2 с сверхширокополосными (СШП) передающими антеннами 3 и 4, выполненными в виде антенны Вивальди, приемные СШП антенны 5 и 6 также выполнены в виде антенн Вивальди, блоки цифровой обработки данных 7 и 8, выходы которых соединены со входами модуля отображения информации 9.

Каждый канал ППМ с СШП антенной должны работать в одном частотном диапазоне. Выполнены СШП передающие и приемные антенны Вивальди на микрополосковых линиях, у которых питающий элемент расположен с обратной стороны подложки по отношению к излучающему элементу. Антенна Вивальди имеет экспоненциальную форму раскрыва в виде печатного рисунка. ППМ и генератор СКИ сигнала, передающие и приемные СШП антенны могут быть выполнены в одном кристалле.

Генератор однокристального ППМ формирует двуполярный гаусовский сверхширокополосный (СШП) сигнал меньше 1 нс, который подается на выход СШП антенны Вивальди. Излучающие антенны Вивальди 3 и 4 формируют в направлении преграды сверхкороткий импульс в широкой полосе частот в различных частотных диапазонах. Импульс проходит сквозь преграду, получает определенное ослабление по амплитуде и отражается от запреградного объекта. Отраженные СКИ сигналы, проходя сквозь преграду, принимаются приемными СШП антеннами 5 и 6 Вивальди, усиливаются малошумящим усилителем в ППМ 1 и 2 и поступают на вход приемников однокристального ППМ (на схеме не показаны). Далее сигналы с ППМ 1 и 2 поступают в блок 7 и 8 цифровой обработки, где выделяется полезный сигнал от запреградного объекта (на фоне соответствующих шумов приемника и активных помех), по которому определяется дальность до преграды и до запреградного объекта. При наличии полезного сигнала хотя бы в одном из каналов радиолокатора принимается решение о наличии запреградного объекта, что позволяет повысить вероятность обнаружения объекта за счет использования различных частотных диапазонов. Варьируя полосой частот, достигается возможность определения и номенклатуры преград.

Радиолокационный измеритель местоположения запреградного объекта, содержащий канал из приемопередающего модуля с генератором сигнала, соединенного с передающей и приемной антеннами, выход которого соединен с блоком цифровой обработки данных, соединенный с модулем отображения информации, отличающийся тем, что введен второй канал для формирования сверхкороткого импульса в частотном диапазоне, отличном от частотного диапазона первого канала, и состоящий из второго приемопередающего модуля, соединенного с вторыми передающей и приемной антеннами, второго блока цифровой обработки, при этом передающие и приемные антенны выполнены в виде сверхширокополосных антенн Вивальди, генератор сигнала приемопередающих модулей выполнен в виде генератора сверхкороткого импульсного сигнала, причем выход второго приемопередающего модуля соединен с входом второго блока цифровой обработки данных, выход которого подключен к входу модуля отображения информации.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для оперативного контроля параметров подводного шума плавсредства с помощью гидроакустического рабочего средства измерений (РСИ) с самого плавсредства.

Способ определения пеленга и устройство для его осуществления // 2565067

Группа изобретений относится к радиопеленгации и может использоваться для определения пеленга источников радиоизлучения (ИРИ) сложных сигналов в условиях наклона антенны относительно плоскости пеленгования.

Устройство для контроля подводного плавсредства с самого плавсредства // 2563599

Использование: изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано для оперативного контроля параметров подводного шума плавсредства с помощью гидроакустического рабочего средства измерений (РСИ) с самого плавсредства.

Способ определения местоположения несанкционированно установленных на объекте электронных устройств // 2558333

Изобретения относятся к технике радиомониторинга радиоэлектронного оборудования в контролируемой зоне и может использоваться для выявления местоположения несанкционированно установленных в этой зоне радиоэлектронных устройств (НУОЭУ).

Устройство для определения направления на источник сигнала // 2547236

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к пеленгаторам. Технический результат - обеспечение частотной и пространственной селекции источников сигналов.

Способ контроля подводного шума плавсредства с помощью забортного гидроакустического средства измерений (варианты) // 2533327

Изобретения относятся к области гидроакустики и могут быть использованы для оперативного контроля подводного шума плавсредства в натурных условиях. Техническим результатом, получаемым от внедрения изобретений, является получение возможности контроля с помощью выбрасываемого забортного гидроакустического средства измерений (РСИ) параметров шума в режиме стабилизации плавсредства без его хода.

Способ измерения угла тангажа летательного аппарата и радионавигационная система для его реализации // 2528170

Изобретение предназначено для использования в пилотажно-навигационных системах ориентации летательного аппарата при заходе на посадку по приборам. Способ измерения угла тангажа и радионавигационная система для его реализации заключаются в том, что из точки с известными координатами излучают горизонтально линейно-поляризованные электромагнитные волны, вектор напряженности электрического поля которых находится в горизонтальной плоскости.

Способ определения пеленга и устройство для его осуществления // 2520074

Группа изобретений относится к радиопеленгации и может использоваться для определения пеленга источника (источников) радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - повышение точности определения пеленга за счет уменьшения влияния импульсных помех и моментов переключения абонентов.

Способ пеленгации источника радиоизлучения // 2510708

Изобретение может быть использовано в комплексах определения местоположения источников радиоизлучения. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности пеленгования слабых сигналов.

Радионавигационная система для измерения пеленга подвижного объекта // 2507530

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в радионавигационных системах для измерения угловых координат подвижных объектов в азимутальной или угломестной плоскостях относительно задаваемого наземным радиомаяком направления.

Способ амплитудной пеленгации источников радиосигналов // 2596018

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах определения направления на источник излучения узкополосных радиосигналов с известной несущей частотой, в том числе в радиолокации, радионавигации, связи. Достигаемый технический результат - повышение углового разрешения сигналов. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют угловое сканирование пространства с помощью фазированной антенной решетки с когерентной пространственно-временной фильтрацией сигнала, с использованием при пространственной фильтрации крайнего элемента решетки в качестве опорного, с размещением приемных элементов решетки на расстояниях друг от друга, меньших величины полуволны, при этом временную фильтрацию сигнала выполняют с использованием взаимно-расстроенных по фазе в диапазоне ее изменения одноканальных корреляторов, при этом когерентно для смежных углов пеленгования на выходах многоканального по значениям фазовой расстройки пространственно-временного фильтра формируют ряд пеленгационных функций, каждая из которых представляет собой зависимость модуля соответствующего выходного напряжения фильтра от угла пеленгования, и в качестве направления на источник сигнала принимают угол, при котором достигается максимум пеленгационной функции, имеющей среди прочих наибольшую величину главного лепестка. 5 ил.

Способ пеленгации постановщика активных помех // 2601876

Изобретение относится к области радиолокации и может использоваться в обзорных радиолокационных станциях для пеленгации постановщиков активных помех (ПАП). Достигаемый технический результат - уменьшение количества ложных пеленгов ПАП. Способ основан на известном методе подавления боковых лепестков (ПБЛ), использующем два приемных канала: основной приемный канал с узконаправленной диаграммой направленности антенны (ДНА) и дополнительный приемный канал с ДНА, перекрывающей боковые лепестки ДНА основного приемного канала, но меньшей уровня главного лепестка его ДНА, при этом определяют отношение уровня активных помех (УАП) на выходе основного приемного канала к УАП на выходе дополнительного приемного канала и полученное отношение УАП сравнивают с двумя пороговыми значениями, равными соответственно минимальной и максимальной величине отношения уровня ДНА основного приемного канала к уровню ДНА дополнительного приемного канала в пределах области пеленгации. Принимается решение о пеленгации ПАП, если полученное отношение УАП превышает первое пороговое значение и не превышает второе. 4 ил.

Способ определения расстояния до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором // 2617210

Изобретение относится к методам определения расстояния с использованием пеленгатора, размещенного на носителе, выполняющего движение в направлении источника радиоизлучения, в интересах снижения погрешности определения координат. Достигаемый технический результат – снижение погрешности определения расстояния до неподвижного источника радиоизлучения с подвижного объекта, оснащенного пеленгатором. Указанный результат достигается за счет того, что способ определения расстояния до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором основан на последовательном выполнении угловых маневров носителем пеленгатора с отворотом от источника излучения и определении расстояния до него, дополнительно угловой маневр совершают при постоянном угле пеленгации α через промежутки времени Ti, где , N - число измерений, измеряют изменения курсового угла ϕi носителя пеленгатора, движущегося со скоростью V, и определяют расстояние до источника излучения по формуле . 2 ил.

Способ определения дальности до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором // 2617447

Изобретение относится к методам определения дальности с использованием пеленгатора, размещенного на носителе, выполняющего движение в направлении источника радиоизлучения, в интересах снижения погрешности определения координат. Достигаемый технический результат – снижение погрешности определения дальности до неподвижного источника радиоизлучения с подвижного объекта, оснащенного пеленгатором. Указанный результат достигается за счет того, что способ определения дальности до неподвижного источника излучения движущимся пеленгатором основан на последовательном выполнении угловых маневров носителем пеленгатора с отворотом от источника излучения и определении дальности до него, дополнительно угловой маневр совершают при постоянном угле пеленгации α, при этом измеряют пройденный путь L0 и изменение курсового угла ϕ0 носителя пеленгатора и по их значениям рассчитывают начальную дальность до источника излучения по формуле , по мере сближения измеряют изменения курсового угла ϕi носителя пеленгатора и уточняют дальность до источника излучения по формуле , где , N - число измерений. 2 ил.

Способ определения координат летательного аппарата относительно взлётно-посадочной полосы // 2620587

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к способу определения координат летательного аппарата (ЛА) относительно взлетно-посадочной полосы (ВПП) радиотехнической системой посадки летательного аппарата (ЛА), и может быть использовано для обеспечения посадки на необорудованных аэродромах и вертолетных площадках, в комплексе с другими посадочными системами, в качестве резервной посадочной системы. Достигаемый технический результат - обеспечение возможности высокоточного определения положения ЛА относительно ВПП, повышение безопасности полета и посадки самолетов. Способ определения координат ЛА относительно ВПП включает излучение с наземного пункта высокочастотных сигналов, измерение курсовых углов наземного источника радиоизлучения. Во время захода на посадку ЛА с помощью бортовой радиолокационной станции (БРЛС) производят пеленгацию источника радиоизлучения (измерение курсового угла KUR и угла места, μм) радиолокационной системы посадки (РСП) или БРЛС другого ЛА, стоящего на земле, в полученном таким образом направлении производят измерение дальности путем излучения с борта ЛА запросного сигнала, отличающегося от запросного сигнала наземного источника радиоизлучения несущей частотой (и/или поляризацией), получив место ЛА относительно РСП или БРЛС стоящего на земле другого ЛА в виде курсового угла, угла места и дальности, по известному курсу полета, курсу посадки и известному расположению наземного источника радиоизлучения относительно ВПП определяют положение ЛА относительно ВПП, то есть относительную высоту полета Н, боковое уклонение Z, горизонтальную дальность до ВПП X. Сигнал пеленгуемого источника радиоизлучения (РСП или БРЛС стоящего на земле ЛА) содержит информацию о направлении излучения и времени излучения сигнала. Измерения дальности производят методом активной радиолокации, при котором запросным является сигнал БРЛС заходящего на посадку ЛА, а РСП или БРЛС другого ЛА, стоящего на земле, излучает ответный сигнал. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ пассивной радиолокации движущегося источника радиоизлучения // 2645712

Изобретение относится к пассивной радиолокации и может быть использовано в двух- и многопозиционных измерительных комплексах для определения пространственных координат местоположения источников радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - определение пространственных координат местоположения ИРИ, наблюдаемого под малыми углами места, с высокой точностью. Указанный результат достигается за счет того, что способ осуществляют на базе пассивного двухпозиционного измерительного комплекса., при этом на двух приемных позициях комплекса измеряют мощности излучения ИРИ и на одной из них - угловые координаты ИРИ для одного момента времени. Далее проводят совместную обработку угловых и энергетических измерений и получают пространственные координаты местоположения ИРИ с учетом влияния подстилающей поверхности на результаты энергетических измерений, причем, если ИРИ находится на большой дальности, то учитывают также и кривизну Земли. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.