Радиолокационная станция на базе сетей сотовой связи стандарта gsm с устройством формирования направленного подсвета

Авторы патента:

Демидюк Евгений Викторович (RU)

Фомин Андрей Владимирович (RU)

G01S7/42 - разнесенные системы для РЛС

G01S13/06 - системы для определения местоположения цели

Владельцы патента RU 2589018:

ОАО "НПП" КАНТ" (RU)

Изобретение относится к разнесенной радиолокации. Достигаемый технический результат - усиление подсвечивающего сигнала стандарта GSM в направлениях и эшелонах со слабым или отсутствующим покрытием сетей сотовой связи до требуемого уровня мощности. Указанный результат достигается за счет того, что в радиолокационную станцию на базе сетей сотовой связи стандарта GSM, предназначенную для обнаружения целей, находящихся в приземном поле подсвета базовых станций сотовой связи, введено устройство формирования направленного подсвета, предназначенное для усиления подсвечивающего сигнала стандарта GSM для расширения пространственных показателей радиолокационных станций. 3 ил.

Предлагаемое изобретение относится к разнесенной радиолокации и может быть использовано для обеспечения возможности обнаружения и измерения координат целей в тех секторах и эшелонах воздушного и приземного пространства, в границах которых поле подсвета базовых станций сотовой связи стандарта GSM отсутствует или недостаточно для задач радиолокации. Техническим результатом предлагаемого изобретения является усиление подсвечивающего сигнала стандарта GSM в направлениях и эшелонах со слабым или отсутствующим покрытием сетей сотовой связи до требуемого уровня мощности.

Известна подвижная система обнаружения объекта и способ использования сигналов, передаваемых мобильной телефонной станцией (патент США №6930638 В2, 1.08.2001, G01S 3/00; G0S 13/46; G0S 13/58; G0S 13/92; H04Q 7/34; G0S 3/46), содержащая приемник, имеющий первую и вторую антенны, и средство обработки, причем первая (опорная) антенна выполнена с возможностью приема прямого сигнала, базовой станции мобильной телефонной связи; а вторая (целевая) антенна выполнена с возможностью приема сигнала базовой станции, отраженного от объекта. Средство обработки сравнивает сигнал, принимаемый от базовой станции с сигналом, отраженным от объекта, и определяет скорость и положение объекта. Система состоит из множества базовых станций мобильной телефонной связи, которые передают сигнал. Недостаток системы - малая дальность или невозможность обнаружения объектов в направлениях и на высотах, в которых имеется слабый сигнал сотовой связи.

Известна бистатическая радиолокационная станция с обнаружением «на просвет» (Евразийский патент №007143, 2004.12.23 G01S 13/06, G01S 7/42), содержащая передающую позицию, излучающую квазигармонический сигнал, приемную позицию и рабочее место оператора. Причем приемная позиция состоит из последовательно соединенных приемной антенны с многолучевой диаграммой направленности, обращенной в сторону передающей позиции и N приемных каналов (по числу лучей диаграммы направленности приемной антенны), блока измерения пеленга, блока формирования траектории и распознавания классов воздушных целей. Каждый из N приемных каналов состоит из последовательно соединенных приемника, устройства режекции прямого сигнала передатчика и пассивных помех и блока измерения частоты Доплера. Недостаток бистатического радиолокатора состоит в формировании узкополосного специализированного квазигармонического сигнала, а также узкой пространственной зоны просветного обнаружения, формируемого одним передатчиком. Поэтому для создания широкого поля обнаружения «на просвет» необходимо развертывание большого количества передающих позиций. Применение известного аналога для локации целей в поле подсвета иных, например связных и широковещательных, источников подсвета безрезультатно. Так, структура сигнала стандарта GSM не является квазигармонической и содержит дискретные битовые, слоговые и кадровые составляющие [1]. Дискретная структура сигнала не позволит реализовать техническое решение, приведенное в аналоге, в секторах, выходящих за пределы просветной зоны, а также за пределами зоны наложения минимального битового дискрета прямого и отраженного сигналов GSM [2].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемой полезной модели, выбираемым в качестве прототипа, является радиолокационная станция со сторонним подсветом сетей сотовой связи стандарта GSM (Патент на полезную модель №144831, G01S 13/06, G01S 7/42), содержащая разнесенные в пространстве, как минимум, одну базовую станцию и пассивный приемный модуль, предназначенный для обнаружения, обработки, отображения и передачи радиолокационной информации. Недостатком радиолокационной станции является невозможность обнаружения целей в секторах и эшелонах со слабым или отсутствующим сигналом сотовой связи стандарта GSM.

Целью заявляемого изобретения является усиление подсвечивающего сигнала стандарта GSM в направлениях и эшелонах со слабым или отсутствующим покрытием сетей сотовой связи до требуемого уровня мощности, необходимого для расширения пространственных показателей РЛС.

Указанная цель достигается тем, что в радиолокационную станцию со сторонним подсветом сетей сотовой связи стандарта GSM, состоящую из разнесенных в пространстве не менее одной базовой станции сотовой связи и пассивного приемного модуля, предназначенного для обнаружения, обработки, отображения и передачи радиолокационной информации, дополнительно введено устройство формирования направленного подсвета в составе последовательно соединенных приемной антенны, репитера и передающей направленной антенны.

Приведенная совокупность признаков отсутствует в исследованной патентной и научно-технической литературе по данному вопросу, следовательно, предложенные технические решения соответствуют критерию «новизна».

Сущность изобретения поясняется фигурами 1-3.

Фиг. 1 - блок- схема заявляемого технического решения.

Фиг. 2 - схема, поясняющая принцип работы заявляемого технического решения.

Фиг. 3 - экспериментальные спектры сигнала стандарта GSM при формировании направленного подсвета. Аппаратура радиолокационной станции по фиг. 1 состоит из разнесенных в пространстве не менее одной базовой станции (БС) сотовой связи 1, пассивного приемного модуля 2, устройства формирования направленного подсвета 3 в составе последовательно соединенных приемной антенны 4, репитера 5 и передающей направленной антенны 6.

Заявляемая радиолокационная станция со сторонним подсветом сетей сотовой связи стандарта GSM с устройством формирования направленного подсвета работает следующим образом (фиг. 2).

Базовая станция сотовой связи 1, посредством своей узкой в вертикальной и слабонаправленной в горизонтальной плоскостях диаграммы направленности антенны, формирует прижатую к Земле зону подсвета 7. Пассивный приемный модуль, посредством своей узкой диаграммы направленности антенны, формирует зону обзора 8, перекрывающуюся с зоной подсвета 7. Вследствие ограниченной высоты формирования зоны подсвета и обзора, объектами РЛС могут являться цели, находящиеся в приземном пространстве, например автомобили, суда, воздушные объекты на предельно малых высотах. Устройство формирования направленного подсвета 3 позволяет расширить зону обзора 8 пассивного приемного модуля, например в угломестной плоскости. Для этого приемная антенна 4 формирователя направленного подсвета 3 принимает сигнал базовой станции, который затем усиливается в репитере 5 и переизлучается передающей направленной антенной 6. Передающая направленная антенна 6 формирует зону направленного подсвета 9, не перекрывающуюся с зоной подсвета базовой станции, например выше зоны подсвета 7. При этом репитер осуществляет усиление сигналов сотовой связи стандарта GSM в выделенной полосе, например для стандарта GSM 900 в полосе 935-960 МГц. Тем самым исключается возможность оказания взаимных помех базовых станций и устройства формирования направленного подсвета при существующей сети территориально-частотного планирования. Сформированная устройством 3 зона направленного подсвета 9 позволяет увеличить пространственные показатели обнаружения РЛС и обеспечить возможность обнаружения воздушных целей на малых и средних высотах за счет увеличения зоны обнаружения с угла места β1 на больший угол места β2.

Результаты экспериментально полученных спектрограмм направленного подсвета с помощью репитера Picocell 900 SXL и направленной передающей антенны ANT-900-LY приведены в фиг. 3а-в.

Схема эксперимента приведена на фиг. 3а. Формирователь выполнен с той особенностью, что направленная передающая антенна ANT-900-LY 10 подключена к N разъему репитера 11 MS (со стороны включения антенны мобильной станции). При этом через N разъем BS репитера (со стороны базовой станции), аттенюатор 12 подключена приемная ненаправленная антенна 13. Аттенюатор позволяет исключить возможность самовозбуждения репитера. Оценка спектральных составляющих осуществлялась анализатором спектра 14 типа Signal Hound USB -SA-44B. На фиг. 3б приведен спектр излучения базовых станций при выключенном репитере.

На фиг. 3б приведен спектр излучения базовых станций при выключенном репитере. На фиг. 3в приведен спектр излучения базовых станций при включенном репитере с коэффициентом усиления 70 дБ и с аттенюатором 30 дБ. На рис. 3г приведен спектр излучения базовых станций, наблюдаемый на анализаторе 14 со стороны бокового излучения передающей антенны 10. Анализ фигур 3в-г в позволяет сделать вывод о возможности формирования направленного подсвета посредством описанного технического решения.

Радиолокационная станция на базе сетей сотовой связи стандарта GSM с устройством формирования направленного подсвета, состоящая из разнесенных в пространстве не менее одной базовой станции сотовой связи стандарта GSM и пассивного приемного модуля обнаружения, обработки, отображения и передачи информации, отличающаяся тем, что дополнительно введено устройство формирования направленного подсвета в составе последовательно соединенных приемной антенны, репитера и передающей направленной антенны.

Изобретение относится к области разнесенной радиолокации. Техническим результатом является увеличение дальности и постоянства показателей обнаружения целей полуактивной разнесенной радиолокационной станцией (РЛС) со сторонним подсветом, создаваемым базовой станцией стандарта GSM, за счет подавления периодических составляющих спектра мешающих сигналов, пассивных помех, образованных кадровой и слотовой структурой сигнала, отраженного от местных предметов, а также за счет применения устройств стабилизации порога обнаружения и логарифмического усиления.

Устройство для вычисления взаимной корреляционной функции в разнесенной радиолокационной системе // 2163383

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах радиолокации. .

Радиолокационный способ определения параметров движения объекта // 2133480

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к методам восстановления траекторий цели в разнесенной радиолокации. .

Устройство автоматической передачи и отображения информации радиолокационных средств // 1840445

Изобретение относится к радиолокации и средствам связи и может быть использовано для автоматической передачи различной информации между радиолокационными средствами и удаленными потребителями.

Автодинный генератор // 1826073

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в автодинных передающих системах ближней радиолокации и связи. .

Радиолокационная система для разнесенных объектов // 1644632

Патент 158602 // 158602

Сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн и способ обследования человеческого тела или какого-либо предмета с помощью такого устройства // 2583735

Изобретение раскрывает сканирующее устройство для формирования трехмерного голографического изображения в миллиметровом диапазоне волн. Техническим результатом является повышение скорости и точности сканирования.

Способ измерения угловых координат цели // 2581898

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для измерения угловых координат целей в процессе обзора пространства радиолокационной станцией (РЛС) при независимо флюктуирующих отраженных сигналах.

Подвижный радиолокатор // 2572094

Изобретение относится к радиолокационным пеленгаторам, размещаемым на подвижных объектах воздушного, морского и наземного базирования. Достигаемый технический результат - пеленгация цели по угловой координате с учетом навигационных характеристик объекта визирования, упрощение и миниатюризация радиолокатора и повышение точности пеленгования объекта визирования.

Устройство определения параметров движения астероида // 2568628

Изобретение относится к радиолокационным системам (РЛС) в составе комплексов активной защиты Земли от приближающихся к ней объектов естественного и искусственного происхождения.

Способ обнаружения траектории маневрирующего объекта // 2553459

Предлагаемое изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в радиолокационной технике для обнаружения траектории маневрирующего объекта. Достигаемый технический результат изобретения - повышение вероятности обнаружения траектории маневрирующего объекта.

Способ распознавания калибра стреляющего артиллерийского орудия по параметрам спектральных составляющих прецессий и нутаций // 2553419

Изобретение относится к вооружению и может быть использовано в системах распознавания калибра стреляющего артиллерийского орудия по параметрам спектральных составляющих прецессий и нутаций.

Способ определения координат целей (варианты) и комплекс для его реализации (варианты) // 2540982

Изобретения относятся к области радиолокации. Достигаемый технический результат - измерение дальности до обнаруженной цели, находящейся на большом удалении, при сохранении скрытности работы и без затрат энергии на излучение.

Способ определения координат целей и комплекс для его реализации // 2538105

Изобретения относятся к области радиолокации. Достигаемый технический результат - непрерывное в течение длительного времени и скрытное определение всех координат целей в дальней зоне контроля при сокращении числа разнесенных в пространстве пассивных радиолокационных станций (ПРЛС).

Устройство для определения параметров движения объекта // 2534220

Изобретение относится к области радиолокации. Достигаемый технический результат - повышение точности оценки координат цели за счет реализации процедуры когерентного накопления.

Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности // 2529886

Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности относится к области радиолокации и может быть использован для радиолокационного мониторинга водной поверхности.

Способ измерения угловой координаты объекта и радиолокационная станция для его реализации // 2605433

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для измерения угловой координаты объектов. Достигаемый технический результат - повышение быстродействия оценки угловой координаты и сокращение объема необходимой памяти. Указанный результат достигается за счет того, что в процессе обзора пространства радиолокационной станцией по четырем его вариантам осуществляется излучение зондирующих сигналов, прием и обнаружение отраженных от объекта сигналов, измерение и запоминание уровней принятых сигналов и угловых координат антенны в моменты их приема, выделение в принятых сигналах пачек импульсов от каждого из объектов, вычисление угловой координаты объекта в результате оценки коэффициентов параболической огибающей выделенной пачки импульсов, при этом оценка коэффициентов параболической огибающей сведена к операциям с целочисленными матрицами, что и обуславливает указанный технический результат. Устройство, реализующее способ, включает в себя передатчик, антенный переключатель, антенну, приемник, пороговое устройство, синхронизатор, датчик углового дискрета импульсов пачки, блок оценки угловой координаты, который включает в себя запоминающее устройство обнаруженных сигналов, блок обнаружения пачек импульсов, вычислитель коэффициентов параболической огибающей пачек импульсов, селектор угловой координаты первого импульса, вычислитель отношения и вычислитель угловой координаты объекта, соединенные определенным образом. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Система преодоления противоракетной обороны противника, алгоритм её работы и боеголовка для неё // 2611683

Изобретение относится к радиолокации, а также к устройству стратегических боеголовок, в частности к системе преодоления ПРО противника. Система преодоления ПРО противника содержит боеголовки, синхронизирующий радиопередатчик, несколько действующих и несколько запасных активных радиолокаторов, нужное число настоящих боеголовок и нужное число ложных боеголовок. Алгоритм работы системы следующий: производится запуск боеголовок и активных радиолокаторов на более высокую орбиту; производится запуск синхронизирующих радиопередатчиков; приемник боеголовки по коду синхронизирующего радиопередатчика настраивается на ту же частоту, на которой в данный момент будет излучать импульс активный радиолокатор; радиолокатор боеголовки, работающий в пассивном режиме и содержащий направленный приемник и процессор для определения дальности по косвенным данным, определяет запаздывание или опережение сигнала, отраженного от нескольких противоракет противника; процессор исключает из рассмотрения цели, чей пеленг меняется от импульса к импульсу. Боеголовка в составе системы содержит боевую часть, направленный радиоприемник, лазерное оружие и/или ракетный двигатели, а также процессор. Достигается преодоление ПРО противника. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ распознавания баллистических целей и определения координат точек их пуска и падения для обзорных радиолокационных станций // 2612029

Изобретение относится к устройствам обработки траекторной радиолокационной информации и может быть использовано для распознавания воздушных объектов (ВО) и определения точек пуска и падения в радиолокационных станциях (РЛС) обзорного типа. Достигаемый технический результат изобретения - распознавание класса баллистических целей (БЦ) и нахождение координат точек пуска и падения БЦ по траекторным данным, получаемым обзорными РЛС. Технический результат достигается за счет того, что определяют ориентацию вертикальной плоскости стрельбы в пространстве. Для этого находят параметры линейной функции, аппроксимирующей проекции координат цели на горизонтальную плоскость. Затем в найденной вертикальной плоскости стрельбы определяют параметры закона изменения высоты цели, выбирают аппроксимацию либо баллистической кривой, учитывающей сопротивление воздуха, либо параболой. Далее вычисляют значения функций невязки линейной и баллистической или параболической аппроксимаций. На основе критерия малости значений функций невязки, принимают решение об отнесении цели к классу БЦ. Проводят экстраполяцию построенной траектории до точек пуска и падения для определения их координат.

Способ и комплекс барьерного зенитного радиолокационного обнаружения малозаметных летательных аппаратов на базе сетей сотовой связи стандарта gsm // 2615988

Изобретение относится к разнесенной радиолокации и может быть использовано для обнаружения и измерения координат малозаметных маловысотных целей в воздушном пространстве. Достигаемый технический результат - увеличение дальности обнаружения маловысотных малозаметных воздушных целей со сниженной отражательной способностью. Указанный результат достигается за счет расположения в пределах действия базовой станции сотовой связи на требуемой дальности оповещения о пролете малозаметного летательного аппарата комплекса обнаружения, оснащенного вертикально (в зенит) ориентированной слабонаправленной антенной и видеокамерой, при пролете малозаметного летательного аппарата через поля диаграммы направленности антенны и видеокамеры происходит обнаружение цели в радиодиапазоне сотовой связи GSM и оптическом диапазоне. Результат обнаружения передается потребителю по каналам сотовой связи сети GSM. 5 ил.