Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в системах радиотехнического контроля и вторичной радиолокации. Достигаемый технический результат - определение местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) с периодической структурой сигналов и вращающейся направленной антенной. Указанный результат достигается за счет последовательного приема сигналов ИРИ от N^'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определения характеристик ИРИ: структуры сигнала для одного периода излучения и периода вращения направленной антенны, выбора «опорного» ретранслятора, экстраполяции сигналов, принятых от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, измерения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) первой группы, измерения ППИП второй группы, представляющих задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измерения ППИП третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, формирования первичных координат первой группы, формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения ИРИ, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, совместно с формированием первой группы поверхностей положения формирования для второй и третьей групп первичных координат соответствующие вторую и третью группы поверхностей положения, совместно с формированием первой группы линий положения формирования возможных групп линий положения как геометрического места точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, с последующим определением или не определением местоположения ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: на основании определенных условий. 1 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области радиотехнических систем и может быть использовано, например, в системах радиотехнического контроля и вторичной радиолокации.

Известные способы определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) по сигналам ретрансляторов основаны на применении следующих методов:

разностно-дальномерного (TDOA - time difference of arrival), при реализации которого определяются разности дальностей до источника через разность времени принятого сигнала на пункте приема (ПП);

разностно-доплеровского (FDOA - frequency difference of arrival), при реализации которого определяются разности частот излучения ИРИ, принятого от ретрансляторов через разность их радиальных скоростей;

комбинированного (разностно-дальномерного и разностно-доплеровского).

Известен способ определения местоположения ИРИ неизвестных сигналов (1 - патент США №6018312, G01S 5/04. Locating the source of an unknown signal / D.P. Haworth №09/043,444; Filed Sep. 20, 1995, Pub Mar. 20, 1997.), в котором используются сигналы от ИРИ со всенаправленной антенной с неизвестным местоположением и сигналы от опорного ИРИ со всенаправленной антенной с известным местоположением, принимаемые измерительным ПП через спутники-ретрансляторы с известным местоположением. Также известен способ определения местоположения ИРИ со всенаправленной антенной, использующий два ретранслятора, когда один из них подвижен, или, использующий три ретранслятора, когда они не подвижны (2 - патент США №5570099, G01S 5/04. TDOA/FDOA technique for locating a transmitter / G.A. DesJardins №138,154; Filed Oct. 15, 1993, Pub Oct. 29, 1996). Эти способы основаны на комбинации разностно-дальномерного и разностно-доплеровского методов определения местоположения ИРИ. Они позволяют определить местоположение ИРИ со всенаправленной антенной с использованием опорного ИРИ и спутников-ретрансляторов с известными характеристиками и координатами их местоположения.

Недостатками этих способов являются необходимость дополнительного определения неизвестного параметра - частоты излучения ИРИ, и невозможность определения местоположения ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной.

Известен способ геолокации земных станций на основе приема сигналов от нескольких спутников-ретрансляторов (3, с. 21-37 - Тяпкин В.Н., Гарин. Е.Н. Методы определения навигационных параметров подвижных средств с использованием спутниковой радионавигационной системы ГЛОНАСС: монография. - Красноярск: СФУ, 2012. - 260 с.), принятый за прототип, в котором местоположение ИРИ определяют на основе пересечения линий положений, сформированных с помощью разностно-дальномерного метода.

Для дальнейшего описания способа-прототипа и предлагаемого способа введем следующие обозначения:

λ_l,k - первичные пространственно-информационные параметры (ПГГИП) сигнала ИРИ, т.е. параметры сигнала и их соотношения (амплитуда, фаза, частота, задержка, разность частот, разность фаз, разность задержек и др.), связанные с координатами ИРИ (l - номер группы параметров, k - индекс ретранслятора выбранной группы);

- соответствующая первичная координата или геометрический параметр задачи координатометрии, определяющий поверхность положения;

- поверхность положения, т.е. геометрическое место точек в трехмерном пространстве оценки местоположения ИРИ, соответствующих фиксированному значению первичной координаты ;

π_l,k - линия положения, т.е. геометрическое место точек пересечения двух поверхностей в трехмерном пространстве оценки местоположения ИРИ.

Определение местоположения ИРИ способом-прототипом реализуется в виде следующей последовательности операций:

на ПП с известными координатами принимают сигналы ИРИ от N^' одновременно облучаемых ретрансляторов с известными координатами;

выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов;

измеряют ППИП одной (первой) группы, представляющие задержки времени между принятыми сигналами «опорного» ретранслятора и оставшимися одновременно облучаемыми ретрансляторами;

формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты одной (первой) группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым одновременно облучаемым ретранслятором;

формируют для одной (первой) группы первичных координат одну (первую) группу поверхностей положения;

формируют одну (первую) группу линий положения как геометрическое место точек пересечения одной (первой) группы поверхностей положения с поверхностью Земли;

определяют местоположение ИРИ, если N^'≥3 - на основе пересечений группы линий положения одной (первой) группы, если N^'<3 - пересечения линий положения не формируют и местоположение ИРИ не определяют.

Способ обеспечивает определение местоположения ИРИ со всенаправленной антенной.

Недостатком способа-прототипа является невозможность определения местоположения ИРИ с вращающейся направленной антенной, т.к. необходимо одновременное облучение не менее трех ретрансляторов, которое зависит от ширины главного лепестка диаграммы направленности антенны.

Задачей изобретения является расширение арсенала технических средств для определения местоположения ИРИ на случай, когда они характеризуются периодической структурой их сигналов и имеют вращающуюся направленную антенну.

Для решения поставленной задачи предлагается способ определения местоположения ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной, для реализации которого на ПП с известными координатами принимают сигналы ИРИ от N^' одновременно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов, измеряют ППИП первой группы, представляющие задержки времени между принятыми сигналами «опорного» ретранслятора и оставшимися одновременно облучаемыми ретрансляторами, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты первой группы - разности расстояний между источником радиоизлучения и «опорным» ретранслятором и между источником радиоизлучения и каждым одновременно облучаемым ретранслятором, формируют для первой группы первичных координат первую группу поверхностей положения, формируют первую группу линий положения как геометрическое место точек пересечения первой группы поверхностей положения с поверхностью Земли, определяют местоположение ИРИ, если N^'≥3 - на основе пересечений группы линий положения первой группы.

Согласно изобретению, дополнительно последовательно принимают сигналы ИРИ от N^'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, после выбора «опорного» ретранслятора экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, после измерения первой группы ППИП измеряют ППИП второй группы, представляющих задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измеряют ППИП третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, после формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат первой группы, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, совместно с формированием для первой группы первичных координат первой группы поверхностей положения формируют для второй и третьей групп первичных координат соответствующие вторую и третью группы поверхностей положения, совместно с формированием первой группы линий положения формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, определяют местоположение ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: если N^'≥3, при дополнительном условии N^''<1 - на основе пересечений линий положения первой группы, если N^'≥2 и N^''≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп, если N^'<2 и N^''≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп, если N^'≤2 и N^''<1 или если N^'<2 и N^''≤2 - пересечение линий положения не формируют и местоположение ИРИ не определяют.

Техническим результатом является реализация определения местоположения ИРИ в случае, когда они характеризуются периодической структурой их сигналов и имеют вращающуюся направленную антенну.

Указанный технический результат достигают за счет введения новых операций: последовательного приема сигналов ИРИ от N^'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определения характеристик ИРИ: структуры сигнала для одного периода излучения и периода вращения направленной антенны, после выбора «опорного» ретранслятора экстраполяции сигналов, принятых от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, после измерения ППИП первой группы измерения ППИП второй группы, представляющих задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измерения ППИП третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, после формирования первичных координат первой группы формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, совместно с формированием первой группы поверхностей положения формирования для второй и третьей групп первичных координат соответствующие вторую и третью группы поверхностей положения, совместно с формированием первой группы линий положения формирования возможных групп линий положения как геометрического места точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, определения местоположения ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: если N^'≥3 и при дополнительном условии N^''<1 - на основе пересечений линий положения первой группы, если N^'≥2 и N^''≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп, если N^'<2 и N^''≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп, если N^'≤2 и N^''<1 или если N^'<2 и N^''≤2 - пересечение линий положения не формируется и местоположение ИРИ не определяется.

На фиг. приведена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения местоположения ИРИ с периодической структурой и вращающейся направленной антенной.

Сочетание отличительных признаков и свойств предлагаемого способа из литературы не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.

Способ определения местоположения ИРИ с периодической структурой и вращающейся направленной антенной реализуется следующим образом:

1 На ПП с известными координатами:

1.1 принимают сигналы ИРИ от N^' одновременно облучаемых ретрансляторов с известными координатами,

1.2 последовательно принимают сигналы ИРИ от N^'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами.

2 Определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны.

3 Выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов.

4 Экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны.

5 Измеряют ППИП:

5.1 первой группы, представляющих задержки времени между принятыми сигналами «опорного» ретранслятора и оставшимися одновременно облучаемыми ретрансляторами;

5.2 второй группы, представляющих задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов;

5.3 третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы.

6 Формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты:

6.1 первой группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым одновременно облучаемым ретранслятором;

6.2 второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором;

6.3 третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора.

7 Формируют для каждой из трех групп первичных координат соответствующие три группы поверхностей положения.

8 Формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли.

9 Определяют местоположение ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной:

9.1 если N^'≥3, N^''<1 - на основе пересечений линий положения первой группы;

9.2 если N^'≥2 и N^''≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп;

9.3 если N^'<2 и N^''≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп;

9.4 если N^'≤2 и N^''<1 или если N^'<2 и N^''≤2 - пересечение линий положения не формируют и местоположение ИРИ не определяют.

Для реализации пункта 1 принимают сигналы на ПП с известными координатами, например, в геоцентрической прямоугольной экваториальной системе координат (ГПЭСК) :

- одновременно облучаемых ретрансляторов , с известными координатами

, ,

где Т - знак операции транспонирования;

k₁ - индекс ретранслятора, выбранный из группы одновременно облучаемых ретрансляторов;

N^' - количество одновременно облучаемых ретрансляторов, отвечающих выбранному ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной, местоположение которого определяется, N^'≥2, если N^'<2, то группа одновременно облучаемых ретрансляторов не формируется;

- последовательно облучаемых ретрансляторов , с известными координатами

, ,

где k₂ - индекс ретранслятора, выбранный из группы последовательно облучаемых ретрансляторов;

N^'' - количество последовательно облучаемых ретрансляторов, отвечающих выбранному ИРИ с периодической структурой и вращающейся направленной антенной.

При этом,

,

где {*} - обозначение множества;

;

- множество всех ретрансляторов с известными координатами;

, - координаты ретрансляторов;

N=N^'+N^'' - количество всех ретрансляторов.

Для реализации пункта 2 определяют характеристики ИРИ: структуру его сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны Т_вр. Для этого используют принятые сигналы ретрансляторов. В частности, для анализа структуры сигнала определяются последовательности информационных элементов в сигналах, полученных за время облучения ретранслятора ИРИ. Структура сигнала ИРИ определяется посредством накопления статистических данных, например, в соответствии с (4 - патент РФ №2504797, МПК: (2006.01) G01S 5/00. Способ определения координат воздушных объектов при пассивной бистатической радиолокации, Министерство обороны Российской Федерации. Верещагина Г.Н., Жихарев Д.С., Козьев В.О. Публ. - 20.01.2014, бюл. №2.). После идентификации структуры сигнала ИРИ выполняется его сравнение с сигналами ИРИ, принятыми от ретрансляторов и определяется период вращения направленной антенны, например, по выражению, представленному в (4, с. 7, выражение (14)).

Для реализации пункта 3 выбирают «опорный» ретранслятор , пусть S_опор=S₁, по следующему правилу:

- если условие N^'≥2 выполняется, то в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_1,1;

- если условие N^'≥2 не выполняется, то в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_2,1.

Для реализации пункта 4 сигналы «опорного» ретранслятора S_опор экстраполируются на основе данных о периоде излучения, структуре сигнала ИРИ и периоде вращения его направленной антенны для каждого последовательно облученного ретранслятора в соответствии с процедурой, описанной, например, в (4).

Для реализации пункта 5 измеряют ППИП первой, второй и третьей групп, которые представляют собой:

для первой группы - задержки времени , между моментами времени приема сигналов «опорного» S_опор и каждого из группы одновременно облучаемых ретрансляторов , ;

для второй группы - задержки времени между экстраполированным временем приема сигнала «опорного» S_опор и моментами времени приема сигналов каждого из группы последовательно облучаемых ретрансляторов , где , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_1,1 и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_2,1,

для третьей группы - длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор S_опор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на ретранслятор ; при этом, моменты времени выбираются для одного периода вращения антенны ИРИ, а ,

где k₃ - индекс ретранслятора, выбранный из группы всех ретрансляторов;

N=N^'+N^'' - количество всех ретрансляторов.

Значения можно определить по выражению:

,

где - момент времени приема на ПП середины временного сигнала ретранслятора для одного периода вращения антенны ИРИ;

- момент времени приема на ПП середины временного сигнала ретранслятора S_опор для одного периода вращения антенны ИРИ;

, - обозначение операции определения нормы вектора;

, - вектор координат местоположения «опорного» ретранслятора;

с - скорость распространения радиоволны.

Для реализации пункта 6 по измеренным ППИП формируют первичные координаты по группам

, ,

,

,

где и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_1,1 или и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_2.1;

- разность расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором S_опор и между ИРИ и ретранслятором из группы одновременно облучаемых ретрансляторов;

- разность расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и ретранслятором из группы последовательно облучаемых ретрансляторов;

- азимутальный угол визирования (в радианах) в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора S_опор и ретранслятора ;

, - расстояние между ПП и каждым ретранслятором выбранной группы.

Для реализации пункта 7 формируют для каждой группы первичных координат , , соответствующие группы поверхностей положения , , .

При этом каждая поверхность положения первой группы является гиперболоидом с фокусами в точках и , т.е. в точках местоположения «опорного» ретранслятора S_опор и соответствующего ретранслятора из группы одновременно облучаемых ретрансляторов. Для каждой точки поверхности разность расстояний между ней и ретранслятором S_опор и между этой точкой и ретранслятором , равна .

В параметрическом виде в соответствии с 5 (с. 37 - Розендорн Э.Р. Теория поверхностей. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. - 304 с.), каждую поверхность положения можно представить в виде

, ,

,

,

,

где ϕ, θ - криволинейные координаты на поверхности , град;

М_z, М_y - матрицы поворота для ГЭПСК, углы поворота которых определяются относительно оси ОХ ГЭПСК вектором , если , или вектором , если .

Каждая поверхность положения второй группы является гиперболоидом с фокусами в точках и , т.е. в точках местоположения «опорного» ретранслятора S_опор и соответствующего ретранслятора из группы последовательно облучаемых ретрансляторов. Для каждой точки поверхности разность расстояний между ней и ретранслятором S_опор и между этой точкой и ретранслятором , равна . В параметрическом виде каждую поверхность положения можно представить в виде

, ,

,

,

,

где ϕ, θ - криволинейные координаты на поверхности , град;

М_z, М_y - матрицы поворота для ГЭПСК, углы поворота которых определяются относительно оси ОХ ГЭПСК вектором , если , или вектором , если .

Каждая поверхность положения третьей группы является внешней оболочкой объединения двух сфер, таких, что для каждой точки поверхности азимутальный угол визирования проекций точек местоположения ретрансляторов S_onop и на плоскость местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, равен . Поскольку координаты местоположения источника радиоизлучения неизвестны, то в качестве проекций и точек местоположения ретрансляторов S_опор и на плоскость местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, выбирается некоторое их приближение. Такими приближениями могут быть проекции точек местоположения ретрансляторов S_опор и , полученные путем присвоения вместо действительного некоторого значения высоты над уровнем земного эллипсоида.

Пункт 8 можно реализовать, например, путем составления и нахождения общего решения системы двух уравнений с тремя неизвестными или численно на основе параметрического представления поверхностей положения соответствующих групп , , и нахождения криволинейных координат на них, при которых для точки с координатами (Х Y Z)^T выполняется равенство

,

где a_эл, b_эл - полуоси эллипсоида в ГЭПСК.

Таким образом, линии положения можно представить в виде:

,

где ; ; и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_1,1 или и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_2,1;

,

где B_зем, L_зем, H_зем - широта, долгота и высота в выбранной системе координат;

- радиус кривизны нормального сечения эллипсоида в плоскости первого вертикала;

- квадрат первого эксцентриситета меридианного эллипса;

α - полярное сжатие земного эллипсоида (6, с. 13 - Машимов М.М. Теоретическая геодезия. - М.: Недра, 1991. - 268 с.).

Для реализации пункта 9 определение местоположения ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной получают возможные для значений N^' и N^'' оценки местоположения вида:

, ,

, ,

, ,

,

,

,

где , ; , , и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_1,1 или , , и , если в качестве S_опор выбирается ретранслятор S_2,1.

Совокупность полученных точечных единственных оценок нумеруется ρ=1, 2, …, Р: и может быть использована для применения статистических методов с целью повышения точности итоговой оценки местоположения ИРИ, например, путем усреднения:

,

или на основе реализации процедур оценивания координат по методу наименьших квадратов (7, с. 185 - Кондратьев B.C., Котов А.Ф., Марков Л.Н. Многопозиционные радиотехнические системы. - М.: Радио и связь, 1986. - 264 с.), при этом группирование измерений по комплексам условий методом наименьших квадратов позволяет соотнести положение ИРИ точке, равноудаленной от точек пересечения всех поверхностей положения.

Кроме того, формирование оценки может быть реализовано на основе комплексирования измерителей (8, с. 138 - Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. М.: Радио и связь, 1985. - 344 с.), учитывающего их точность.

Если N^'≥3 и N^''<1, то оценка местоположения ИРИ формируется на основе пересечений линий положения только первой группы .

Если N^'≥2 и N^''≥1, то оценка местоположения ИРИ формируется на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп , , .

Если N^'<2 и N^''≥3, то оценка местоположения ИРИ формируется на основе пересечений линий положения только второй и третьей групп , .

Таким образом, предлагаемый способ имеет следующие отличительные признаки в последовательности его реализации от способа-прототипа, которые представлены в таблице 1.

Из представленной таблицы сравнения последовательностей реализации способа-прототипа и предлагаемого способа видно, что в предлагаемом способе относительно способа-прототипа дополнительно последовательно принимают сигналы ИРИ от N^'' последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определяют характеристики ИРИ: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, после выбора «опорного» ретранслятора экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, после измерения первой группы ППИП измеряют ППИП второй группы, представляющих задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измеряют ППИП третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны ИРИ, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, после формирования по измеренным ППИП соответствующих первичных координат первой группы, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты второй группы - разности расстояний между ИРИ и «опорным» ретранслятором и между ИРИ и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формируют по измеренным ППИП соответствующие первичные координаты третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, совместно с формированием для первой группы первичных координат первой группы поверхностей положения формируют для второй и третьей групп первичных координат соответствующие вторую и третью группы поверхностей положения, совместно с формированием первой группы линий положения формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, определяют местоположение ИРИ с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: если N^'≥3, N^''<1 - на основе пересечений линий положения первой группы, если N^'≥2 и N^''≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп, если N^'<2 и N^''≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп, если N^'≤2 и N^''<1 или если N^'<2 и N^''≤2 - пересечение линий положения не формируется и местоположение ИРИ не определяется.

Структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ, изображена на фигуре. В состав устройства входят:

01 - антенная система (АС);

02 - радиоприемное устройство (РПУ);

03 - устройство регистрации сигналов (УРС);

04 - декодер сигналов (ДС);

05 - блок оценки времени принятых сигналов (БОВПС);

06 - блок оценки структуры сигнала (БОСС);

07 - запоминающее устройство (ЗУ);

08 - вычислительное устройство (ВУ);

09 - блок индикации (БИ).

Выход АС 01 соединен с входом РПУ 02. Выход РПУ 02 соединен с входом УРС 03, выход которого последовательно соединен с входом ДС 04. Выход ДС 04 соединен с первыми входами БОВПС 05 и БОСС 06. Второй выход БОВПС 05 соединен со вторым входом БОСС 06, второй выход БОСС 06 соединен с вторым входом БОВПС 05. Первые выходы БОВПС 05 и БОСС 06 соединены с входом ЗУ 07, выход которого соединен с входом ВУ 08. Выход ВУ 08 соединен с входом с БИ 09.

АС 01 принимает сигнал от ретрансляторов, передает его в РПУ 02, в котором выполняется аналого-цифровое преобразование с выделением квадратурных каналов, цифровая фильтрация и получение амплитудных значений. Из РПУ 02 обработанный сигнал переходит в УРС 03 для регистрации сигнала, из которого последовательно переходит в ДС 04. В ДС 04 получают информацию из принятых сигналов, необходимую для их дальнейшей обработки. Из ДС 04 обработанная информация переходит в БОВПС 05, где происходит формирование временных зависимостей, и в БОСС 06, где определяется структура сигнала для одного периода излучения для дальнейшей экстраполяции, в БОВПС 05 и БОСС 06 осуществляется взаимообмен информации для формирования временных зависимостей и структуры сигнала. Из БОВПС 05 и БОСС 06 информация переходит в ЗУ 07, где сохраняется, и передается на ВУ 08 для дальнейшей обработки и определения местоположения ИРИ с периодической структурой и вращающейся направленной антенной. Полученные данные передаются из ВУ 08 на БИ 09 для визуализации полученных результатов.

Таким образом, предлагаемый способ, также как и способ-прототип, позволяет определить местоположение ИРИ. А также предлагаемый способ относительно способа-прототипа выполняет определение местоположения ИРИ, когда они характеризуются периодической структурой сигналов и имеют вращающуюся антенну, с расширением арсенала технических средств, в случае приема сигналов только от последовательно облученных ретрансляторов.

Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной, при котором на пункте приема с известными координатами принимают сигналы источника радиоизлучения от N' одновременно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, выбирают «опорный» ретранслятор из числа всех ретрансляторов, измеряют первичные пространственно-информационные параметры первой группы, представляющие задержки времени между принятыми сигналами «опорного» ретранслятора и оставшимися одновременно облучаемыми ретрансляторами, формируют по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующие первичные координаты первой группы - разности расстояний между источником радиоизлучения и «опорным» ретранслятором и между источником радиоизлучения и каждым одновременно облучаемым ретранслятором, формируют для первой группы первичных координат первую группу поверхностей положения, формируют первую группу линий положения как геометрическое место точек пересечения первой группы поверхностей положения с поверхностью Земли, определяют местоположение источника радиоизлучения, если N'≥3 - на основе пересечений линий положения первой группы, отличающийся тем, что дополнительно последовательно принимают сигналы источника радиоизлучения от N" последовательно облучаемых ретрансляторов с известными координатами, определяют характеристики источника радиоизлучения: структуру сигнала для одного периода излучения и период вращения направленной антенны, после выбора «опорного» ретранслятора экстраполируют сигналы, принятые от «опорного» ретранслятора на основе данных о структуре сигнала для одного периода излучения и периоде вращения направленной антенны, после измерения первой группы первичных пространственно-информационных параметров измеряют первичные пространственно-информационные параметры второй группы, представляющие задержки времени между экстраполированными сигналами «опорного» ретранслятора и принятыми сигналами последовательно облучаемых ретрансляторов, измеряют первичные пространственно-информационные параметры третьей группы, представляющих длительности интервалов времени между моментом положения вращающейся направленной антенны источника радиоизлучения, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на «опорный» ретранслятор, и моментом положения вращающейся направленной антенны источника радиоизлучения, соответствующего направлению главного лепестка ее диаграммы направленности на оставшиеся последовательно облучаемые ретрансляторы, после формирования по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующих первичных координат первой группы, формируют по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующие первичные координаты второй группы - разности расстояний между источником радиоизлучения и «опорным» ретранслятором и между источником радиоизлучения и каждым оставшимся последовательно облучаемым ретранслятором, формируют по измеренным первичным пространственно-информационным параметрам соответствующие первичные координаты третьей группы - азимутальные углы визирования в плоскости местного горизонта топоцентрической системы координат, связанной с точкой местоположения источника радиоизлучения, пары объектов, составленной из «опорного» ретранслятора и каждого оставшегося последовательно облучаемого ретранслятора, совместно с формированием для первой группы первичных координат первой группы поверхностей положения формируют для второй и третьей групп первичных координат соответствующие вторую и третью группы поверхностей положения, совместно с формированием первой группы линий положения формируют возможные группы линий положения как геометрическое место точек пересечения поверхностей положения соответствующих групп с поверхностью Земли, определяют местоположение источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной: если N'≥3, при дополнительном условии N"<1 - на основе пересечений линий положения первой группы, если N'≥2 и N"≥1 - на основе пересечений линий положения первой, второй и третьей групп, если N'<2 и N"≥3 - на основе пересечений линий положения второй и третьей групп, если N'≤2 и N"<1 или если N'<2 и N"≤2 - пересечение линий положения не формируют и местоположение источника радиоизлучения не определяют.