RU2432580C1 - Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft - Google Patents
Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432580C1 RU2432580C1 RU2010132594/09A RU2010132594A RU2432580C1 RU 2432580 C1 RU2432580 C1 RU 2432580C1 RU 2010132594/09 A RU2010132594/09 A RU 2010132594/09A RU 2010132594 A RU2010132594 A RU 2010132594A RU 2432580 C1 RU2432580 C1 RU 2432580C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coordinates
- iri
- finding
- aircraft
- radio
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координат источников радиоизлучений (ИРИ), в частности для определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта летательного аппарата (ЛА).The invention relates to radio engineering and can be used to determine the coordinates of radio emission sources (IRI), in particular to determine the coordinates of the IRI during amplitude-phase direction finding from an aircraft (LA).
Определение координат ИРИ является важным составным элементом мониторинга сигналов. Достоинством пеленгации в системе местоопределения (МО) ИРИ является скрытность при определении координат вследствие отсутствия активного излучения. Размещение пеленгационных средств на ЛА и в том числе на беспилотных ЛА [1] позволяет существенно расширить зону мониторинга и осуществлять превентивное обнаружение и определение координат ИРИ.The determination of the coordinates of the IRI is an important component of signal monitoring. The advantage of direction finding in the positioning system (MO) of IRI is secrecy in determining coordinates due to the absence of active radiation. The placement of direction finding means on an aircraft, including unmanned aircraft [1], can significantly expand the monitoring zone and carry out preventive detection and determination of coordinates of IRI.
Известен способ определения координат ИРИ, основанный на процессе пеленгования, описанном в патенте RU №2192651 [2]. Способ включает прием сигнала элементами линейной эквидистантной антенной решетки (ЛЭАР), дополнительный прием этого сигнала элементами второй ЛЭАР, расположенной перпендикулярно относительно первой ЛЭАР, и нелинейную обработку сигнала, в ходе которой вычисляют комплексно-сопряженный пространственный спектр Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой и второй ЛЭАР, преобразовывают масштабы обоих вычисленных пространственных спектров по логарифмическому закону, производят корреляционный анализ и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров и оценивают угловую координату источника сигнала в соответствии с выражением θ=arctg(expΔ), где Δ - измеренный относительный сдвиг преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала. Координаты ИРИ определяются по двум-трем полученным пеленгам. Известный способ позволяет обеспечить возможность пеленгования источника любого априорно неизвестного сигнала.A known method for determining the coordinates of the IRI, based on the direction finding process described in patent RU No. 2192651 [2]. The method includes receiving a signal by elements of a linear equidistant antenna array (LEAR), additionally receiving this signal by elements of a second LEAR located perpendicular to the first LEAR, and non-linear signal processing, during which the complex conjugate spatial Fourier spectrum of the direction-finding signal received by the elements of the first and second LEAR, convert the scales of both calculated spatial spectra according to the logarithmic law, produce a correlation analysis and measure relative nth shift of the transformed spatial spectra and estimate the angular coordinate of the signal source in accordance with the expression θ = arctan (expΔ), where Δ is the measured relative shift of the transformed spatial spectra of the direction-finding signal. IRI coordinates are determined by two or three bearings received. The known method allows for the possibility of direction finding of the source of any a priori unknown signal.
Однако точность определения координат ИРИ при использовании известного способа бортовыми средствами ЛА низкая. Это объясняется тем, что возникает ошибка определения координат, связанная со случайными флуктуациями пространственного положения плоскости пеленгаторной антенны во время полета ЛА, причем величина этой ошибки соизмерима с систематическими и эксплуатационными ошибками самого пеленгатора. Недостатком известного способа является также то, что его узкая функциональная направленность не позволяет совмещать процесс местоопределения ИРИ с другими процессами радиомониторинга. Необходимые для реализации способа две ЛЭАР достаточно сложны при установке на ЛА, в особенности на малогабаритном беспилотном ЛА.However, the accuracy of determining the coordinates of the IRI when using the known method by airborne aircraft is low. This is due to the fact that there is an error in determining the coordinates associated with random fluctuations in the spatial position of the plane of the direction-finding antenna during the flight of the aircraft, and the magnitude of this error is commensurate with the systematic and operational errors of the direction finder itself. The disadvantage of this method is that its narrow functional orientation does not allow to combine the process of determining the IRI with other processes of radio monitoring. Two LEARs required for the implementation of the method are quite complicated when installed on an aircraft, especially on a small unmanned aircraft.
Известен способ определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА, используемый устройством по патенту RU №2275746 [3]. Способ включает прием радиосигналов бортовой антенной, частотную селекцию, определение пеленгов, регистрацию и обработку полученных данных. Координаты ИРИ фиксируются как точка пересечения, по крайней мере, двух линий пеленгов. Способ позволяет при его реализации совмещать процесс определения координат ИРИ с другими процессами радиомониторинга: параметрическим и семантическим контролем сигналов.A known method of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft, used by the device according to patent RU No. 2275746 [3]. The method includes receiving radio signals by an onboard antenna, frequency selection, bearing detection, registration and processing of the received data. The IRI coordinates are fixed as the intersection point of at least two bearing lines. The method allows for its implementation to combine the process of determining the coordinates of the IRI with other processes of radio monitoring: parametric and semantic control of signals.
Но точность определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА известным способом низкая. Это объясняется в первую очередь возникновением ошибок, связанных со случайными флуктуациями пространственного положения плоскости пеленгаторной антенны во время полета ЛА. Величина этих ошибок соизмерима с систематическими и эксплуатационными ошибками используемых при реализации аппаратных средств.But the accuracy of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft in a known manner is low. This is primarily due to the occurrence of errors associated with random fluctuations in the spatial position of the direction-finding antenna plane during the flight of the aircraft. The magnitude of these errors is commensurate with the systematic and operational errors of the hardware used in the implementation.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является способ определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА, описанный в работе [4, с.18-22] (прототип). Способ включает прием радиосигналов бортовой антенной, частотную селекцию, определение линий пеленгов, регистрацию и весовую обработку полученных данных. Координаты ИРИ фиксируются как точка пересечения, по крайней мере, двух линий пеленгов. Пеленги на ИРИ измеряются во время полета последовательно по мере приближения к линии траверза и дальнейшего удаления от нее. Проведение весовой обработки результатов пеленгования позволяет уменьшить ошибки при фиксации координат ИРИ и за счет этого повысить точность.The closest in technical essence to the claimed object is a method for determining the coordinates of the IRI with amplitude-phase direction finding from the aircraft, described in [4, p.18-22] (prototype). The method includes receiving radio signals by an onboard antenna, frequency selection, determination of bearing lines, registration and weight processing of the received data. The IRI coordinates are fixed as the intersection point of at least two bearing lines. Bearings on the IRI are measured during the flight sequentially as they approach the traverse line and further move away from it. Carrying out the weight processing of the results of direction finding allows to reduce errors in fixing the coordinates of the IRI and thereby improve accuracy.
Однако точность определения координат ИРИ при использовании известного способа недостаточна. Это объясняется возникновением ошибок, вызванных случайными флуктуациями пространственного положения плоскости пеленгаторной антенны в процессе полета ЛА.However, the accuracy of determining the coordinates of the IRI when using the known method is insufficient. This is explained by the occurrence of errors caused by random fluctuations in the spatial position of the direction-finding antenna plane during the flight of the aircraft.
Целью изобретения является повышение точности определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА.The aim of the invention is to increase the accuracy of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft.
Поставленная цель достигается за счет того, что в известный способ определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА, включающий прием радиосигналов бортовой пеленгаторной антенной, частотную селекцию, определение линий пеленгов, регистрацию и весовую обработку полученных данных, введены операции определения линий пеленгов в плоскости пеленгаторной антенны, формирования вспомогательных плоскостей, ортогональных плоскости пеленгаторной антенны и проходящих через каждую полученную линию пеленга, определения линий положения ИРИ как пересечения каждой вспомогательной плоскости с поверхностью Земли и вычисления координат ИРИ как точки пересечения линий положения ИРИ.This goal is achieved due to the fact that in the known method of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft, including the reception of radio signals by the direction-finding antenna, frequency selection, determination of bearing lines, registration and weight processing of the received data, the operations of determining the lines of bearings are introduced direction-finding antenna planes, formation of auxiliary planes orthogonal to the direction-finding antenna plane and passing through each received bearing line, line definitions the position of the IRI as the intersection of each auxiliary plane with the Earth's surface and the calculation of the coordinates of the IRI as the point of intersection of the lines of position of the IRI.
Введение новых операций в известный способ определения координат ИРИ позволяет устранить неопределенность, связанную с отсутствием данных об угле места прихода волны, за счет чего уменьшается количество ошибок определения координат ИРИ и повышается точность отсчетов.The introduction of new operations in the known method for determining the coordinates of the IRI allows you to eliminate the uncertainty associated with the lack of data on the angle of the place of arrival of the wave, thereby reducing the number of errors in determining the coordinates of the IRI and increasing the accuracy of readings.
Сочетание отличительных признаков и свойства предлагаемого способа определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА из патентных источников не известны, поэтому он соответствует критериям новизны и изобретательского уровня.The combination of distinctive features and properties of the proposed method for determining the coordinates of the IRI during amplitude-phase direction finding from the aircraft from patent sources are not known, therefore it meets the criteria of novelty and inventive step.
На фиг.1 приведена функциональная схема устройства определения координат ИРИ, реализующего предлагаемый способ;Figure 1 shows a functional diagram of a device for determining the coordinates of Iran, which implements the proposed method;
на фиг.2 - системы координат при пеленгации;figure 2 - coordinate system for direction finding;
на фиг.3 - процесс построения линии положения ИРИ;figure 3 - the process of constructing a line of position of the IRI;
на фиг.4 - алгоритм определения координат ИРИ.figure 4 - algorithm for determining the coordinates of the IRI.
Устройство определения координат ИРИ (фиг.1), реализующее предлагаемый способ, содержит пеленгаторную антенну 1, приемник 2, навигационную антенну 3, спутниковый навигатор 4, модуль 5 вычисления пеленгов, модуль 6 весовой обработки, модуль 7 определения линий положения, вычислитель 8 координат ИРИ, модуль 9 картографирования и индикации и модуль 10 программного управления. Приемник 2 включает в своем составе последовательно соединенные смеситель 11, вход которого соединен с сигнальным выходом пеленгаторной антенны 1, а на второй вход подается сигнал с выхода гетеродина 12, первый полосовой фильтр 13, усилитель 14 промежуточной частоты, первый перемножитель 15, узкополосный фильтр 16 и фазовый детектор 17, выход которого соединен с вторым входом модуля 5 вычисления пеленгов, причем на второй вход первого перемножителя 15 подается сигнал с выхода опорного генератора 18 через второй перемножитель 19 и второй полосовой фильтр 20, выход усилителя 14 промежуточной частоты через линию 21 задержки соединен с вторым входом второго перемножителя 19, выход опорного генератора 18 подключен к второму входу фазового детектора 17. Модуль 5 вычисления пеленгов через модуль 6 весовой обработки, модуль 7 определения линий положения ИРИ и вычислитель 8 координат ИРИ подключен к модулю 9 картографирования и индикации, первый вход модуля 5 вычисления пеленгов, на третий вход которого подается сигнал с выхода навигационной антенны 3 через спутниковый навигатор 4, и второй вход модуля 7 определения линий положения ИРИ соединены с вторым выходом пеленгаторной антенны 1, первый выход модуля 10 программного управления через управляющую шину подключен к управляющим входам спутникового навигатора 4, модуля 5 вычисления пеленгов, модуля 6 весовой обработки, модуля 7 определения линий положения ИРИ и вычислителя 8 координат ИРИ, второй вход которого соединен с вторым выходом гетеродина 12, а второй выход модуля 10 программного управления подключен к управляющему входу гетеродина 12. Выход модуля 9 картографирования и индикации является выходом устройства определения координат ИРИ.The IRI coordinate determination device (Fig. 1) that implements the proposed method comprises a direction-finding antenna 1, a
Способ определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА реализуется следующим образом.The method of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft is implemented as follows.
При определении координат ИРИ с борта ЛА возникает ошибка, связанная со случайными флуктуациями пространственного положения плоскости пеленгаторной антенны во время полета. Определение координат ЛА при использовании аналогов производится в системе координат, связанной с ЛА, а задача местоопределения ИРИ решается в местной системе координат, начало которой связывается с Землей. Невозможно с достаточной степенью точности обеспечить неизменность исходной ориентации системы координат ЛА с местной системой координат, связанной с Землей, так как координаты и углы ориентации ЛА (курс, крен, тангаж) непрерывно изменяются в процессе полета. В связи с этим истинный пеленг на ИРИ будет отличаться от измеренного на величину ошибки ориентации Δθ. На фиг.2 приведены две декартовые прямоугольные системы координат: система 0XYZ, параллельная местной системе координат (в который откладываются пеленги и решается задача местоопределения ИРИ), ее центр связан с центром пеленгаторной антенны ЛА, и система координат 0X1Y1Z1, центр которой совпадает с центром координат 0XYZ, ось 0X1 параллельна строительной оси ЛА, а плоскость X10Y1 совпадает с плоскостью пеленгаторной антенны. Введен вектор 0Р, начало которого совпадает с центром пеленгаторной антенны, а конец лежит в точке пространственного расположения пеленгуемого ИРИ. Вектор 0P в системе координат XYZ описывается тройкой чисел xp, yp, zp, а в системе координат X1Y1Z1 - x1p, y1p, z1p. Луч 0P имеет проекцию на плоскость X0Y и соответственно на плоскость X10Y1. Ошибка ориентации может быть вычислена как разница углов ∠X0P' и :When determining the coordinates of the IRS from the aircraft, an error occurs associated with random fluctuations in the spatial position of the plane of the direction-finding antenna during flight. The determination of the coordinates of the aircraft using analogues is carried out in the coordinate system associated with the aircraft, and the problem of locating the IRI is solved in the local coordinate system, the origin of which is connected with the Earth. It is impossible to ensure with a sufficient degree of accuracy the initial orientation of the aircraft coordinate system with the local coordinate system associated with the Earth, since the coordinates and orientation angles of the aircraft (heading, roll, pitch) are continuously changing during the flight. In this regard, the true bearing on the IRI will differ from that measured by the value of the orientation error Δθ. Figure 2 shows two Cartesian rectangular coordinate systems: the 0XYZ system parallel to the local coordinate system (in which bearings are laid down and the IRI location problem is solved), its center is connected to the center of the direction-finding antenna of the aircraft, and the coordinate system is 0X 1 Y 1 Z 1 , center which coincides with the coordinate center 0XYZ, the axis 0X 1 is parallel to the aircraft construction axis, and the plane X 1 0Y 1 coincides with the plane of the direction-finding antenna. A vector 0P was introduced, the beginning of which coincides with the center of the direction-finding antenna, and the end lies at the spatial location of the direction-finding IRI. The vector 0P in the coordinate system XYZ is described by a triple of numbers x p , y p , z p , and in the coordinate system X 1 Y 1 Z 1 - x1 p , y1 p , z1 p . 0P beam has a projection to the plane X0Y and, accordingly, to the plane X 1 0Y 1 . Orientation error can be calculated as the difference of the angles ∠X0P 'and :
Положение системы координат 0X1Y1Z1 относительно системы координат 0XYZ определяется соответствующими направляющими косинусами осей:The position of the coordinate system 0X 1 Y 1 Z 1 relative to the coordinate system 0XYZ is determined by the corresponding guide cosines of the axes:
ось 0X1 t11=cos(∠x10X), t21=cos(∠x10Y), t31=cos(∠x10Z);axis 0X 1 t 11 = cos (∠x 1 0X), t 21 = cos (∠x 1 0Y), t 31 = cos (∠x 1 0Z);
ось 0Y1 tl2=cos(∠y10X), t22=cos(∠y10Y), t32=cos(∠y10Z);axis 0Y 1 t l2 = cos (∠y 1 0X), t 22 = cos (∠y 1 0Y), t 32 = cos (∠y 1 0Z);
ось 0Z1 t13=cos(∠z10X), t23=cos(∠z10Y), t33=cos(∠z10Z).axis 0Z 1 t 13 = cos (∠z 1 0X), t 23 = cos (∠z 1 0Y), t 33 = cos (∠z 1 0Z).
Если вектор 0P единичный, то для системы координат 0XYZ можно представить:If the vector 0P is unit, then for the coordinate system 0XYZ we can represent:
где φ - азимут прихода волны, β - угол места прихода волны.where φ is the azimuth of the arrival of the wave, β is the angle of the place of arrival of the wave.
В этом случае для системы координат 0X1Y1Z1:In this case, for the coordinate system 0X 1 Y 1 Z 1 :
Направляющие косинусы связаны со значениями углов курса - ψ, крена - γ и тангажа υ ЛА соотношениями:The direction cosines are associated with the values of the course angles - ψ, roll - γ and pitch υ LA relations:
Конечное выражение для ошибки ориентации получается путем последовательной замены переменных в приведенных ранее выражениях (4), (3), (2) и (1). Таким образом, величина ошибки ориентации является нелинейной функцией пяти переменныхThe final expression for the orientation error is obtained by successively replacing the variables in the above expressions (4), (3), (2) and (1). Thus, the magnitude of the orientation error is a nonlinear function of five variables
, ,
где ψ, γ, υ - текущие углы курса, крена и тангажа ЛА;where ψ, γ, υ - current angles of the course, roll and pitch of the aircraft;
φ, β - азимут и угол места прихода волны в точку расположения ЛА.φ, β - azimuth and elevation angle of the wave arrival at the point of location of the aircraft.
Ошибки, вызванные флуктуациями углов курса, крена и тангажа, в значительной степени систематические, зависят от типа и конструкции ЛА и поддаются измерению и расчетному прогнозированию. Отсюда следует, что исключение из процесса пеленгации определения угла места прихода волны в точку расположения ЛА позволит существенно сократить ошибки определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА.Errors caused by fluctuations in heading, roll and pitch angles are largely systematic, depend on the type and design of the aircraft and are measurable and predictable. It follows that the exception from the direction finding process of determining the angle of wave arrival at the aircraft location point will significantly reduce the errors in determining the coordinates of the IRI during amplitude-phase direction finding from the aircraft.
Для расчета координат ИРИ используются линии пеленгов, под которыми понимаются проекции отрезков прямых, соединяющих ЛА (центр пеленгаторной антенны) с ИРИ, на соответствующую плоскость. В аналогах и в прототипе использовалась проекция на плоскость (поверхность) Земли. При минимизации ошибок получения координат ИРИ предлагаемым способом определение линий пеленгов производится в плоскости пеленгаторной антенны, а также введены операции формирования вспомогательных плоскостей, ортогональных плоскости пеленгаторной антенны и проходящих через каждую полученную линию пеленга, определения линий положения ИРИ как пересечений каждой вспомогательной плоскости с поверхностью Земли и вычисления координат ИРИ как точки пересечения линий положения ИРИ. На фиг.3 графически показано построение линии положения ИРИ.To calculate the coordinates of the IRI, lines of bearings are used, which are understood as the projections of the straight lines connecting the aircraft (the center of the direction-finding antenna) with the IRI, on the corresponding plane. In analogs and in the prototype, projection onto the plane (surface) of the Earth was used. To minimize the errors in obtaining the coordinates of the IRI by the proposed method, the determination of the bearing lines is carried out in the plane of the direction-finding antenna, and the operations of forming auxiliary planes orthogonal to the plane of the direction-finding antenna and passing through each received line of the bearing are introduced, determining the position lines of the IRI as the intersections of each auxiliary plane with the Earth’s surface and calculating the coordinates of Iran as the point of intersection of the lines of position of the Iran. Figure 3 graphically shows the construction of the line of position of the IRI.
Вспомогательная плоскость, ортогональная плоскости пеленгаторной антенны и проходящая через линию пеленга, описывается уравнениемThe auxiliary plane orthogonal to the direction-finding antenna plane and passing through the bearing line is described by the equation
коэффициенты которого находятся через формулы для уравнения плоскости, проходящей через три известные точки P1(x1, y1, z1), P2(x2, y2, z2), P3(x3, y3, z3):whose coefficients are found through the formulas for the equation of a plane passing through three known points P 1 (x 1 , y 1 , z 1 ), P 2 (x 2 , y 2 , z 2 ), P 3 (x 3 , y 3 , z 3 ):
Известные точки выбираются с координатами в системе координат, связанной с ЛА.Known points are selected with coordinates in the coordinate system associated with the aircraft.
Координаты выбранных точек в местной системе координат, связанной с Землей, находятся исходя из априорного знания значений углов ориентации собственных координат ЛА:The coordinates of the selected points in the local coordinate system associated with the Earth are based on a priori knowledge of the values of the orientation angles of the aircraft’s own coordinates:
Значения коэффициентов для управления вспомогательной плоскости находятся путем подстановки полученных координат выбранных точек.The coefficients for controlling the auxiliary plane are found by substituting the obtained coordinates of the selected points.
Линия положения ИРИ находится из системы линейных уравнений:The Iranian position line is found from a system of linear equations:
где второе уравнение описывает поверхность Земли.where the second equation describes the surface of the earth.
Если поверхность Земли является плоскостью, то решением приведенной системы линейных уравнений является выражение для линии положения ИРИIf the Earth’s surface is a plane, then the solution of the given system of linear equations is the expression for the line of position of the IRI
с известными коэффициентами A, B и D.with known coefficients A, B and D.
Структурная схема алгоритма, иллюстрирующего способ определения координат ИРИ, приведена на фиг.4.The block diagram of the algorithm illustrating the method for determining the coordinates of the IRI is shown in Fig.4.
Таким образом, угол β места прихода волны в точку расположения ЛА отсутствует. Сокращение числа факторов, влияющих на величину Δθ, обеспечивает повышение точности определения координат ИРИ.Thus, the angle β of the place of arrival of the wave at the point of location of the aircraft is absent. Reducing the number of factors affecting the value of Δθ, improves the accuracy of determining the coordinates of the IRI.
Весь цикл определения координат ИРИ предлагаемым способом может быть реализован с помощью устройства определения координат ИРИ, функциональная схема которого приведена на фиг.1. Сигнал fc ИРИ поступает на пеленгаторную антенну 1 и далее - на приемник 2. В приемнике 2 сигнал преобразуется в смесителе 11 в промежуточную частоту с помощью гетеродина 12 с частотой fГ.The whole cycle of determining the coordinates of the IRI of the proposed method can be implemented using a device for determining the coordinates of the IRI, a functional diagram of which is shown in figure 1. The signal f c IRI is fed to the direction-finding antenna 1 and then to the
Промежуточная частота fПЧ1 соответствует формуле fГ=fc±fПЧ1. Сигнал промежуточной частоты подается через первый полосовой фильтр 13 и усилитель 14 промежуточной частоты на вход первого перемножителя 15 и через линию 21 задержки - на вход второго перемножителя 19. Полоса пропускания первого полосового фильтра 13 выбирается близкой к ширине спектра сигнала ИРИ: ΔfПФ1=Δfc. Второй перемножитель 19 переносит промежуточную частоту к значению fПР=fПЧ1+fОГ, где fОГ - частота опорного генератора 18, подаваемая на другой вход второго перемножителя 19. Выходной сигнал второго перемножителя фильтруется вторым полосовым фильтром 20, полоса пропускания которого ΔfПФ2=ΔfПФ1=Δfc. Сигнал на средней частоте fПР с выхода второго полосового фильтра 20 подается на второй вход первого перемножителя 15, в итоге сигнал на выходе первого перемножителя 15 имеет частоту fПЧ2=fПР-fПЧ1=fОГ. Устройства 15, 18-21 обеспечивают автокорреляционную свертку спектра сигнала к частоте fПЧ2, стабильность которой полностью определяется стабильностью опорного генератора 18. Полоса пропускания последующего узкополосного фильтра 16 зависит только от допустимой инерционности приемника 2.The intermediate frequency f IF 1 corresponds to the formula f G = f c ± f IF 1 . The intermediate frequency signal is fed through the first band-
Сигнал частоты fПЧ2 подается на фазовый детектор 17, опорное напряжение на который поступает с выхода опорного генератора 18. Отклик фазового детектора 17 подается на второй вход модуля 5 вычисления пеленгов.The frequency signal f IF 2 is supplied to the
Определение пеленгов в ходе полета ЛА производится многократно модулем 5. Для нахождения координат ИРИ достаточно двух пеленгов. Но погрешность определения координат зависит от среднеквадратической погрешности отдельных пеленгов [4, с.12]:The determination of bearings during an aircraft flight is performed repeatedly by
, ,
где R1 и R2 - расстояние между точкой нахождения ЛА и ИРИ;where R1 and R2 - the distance between the location of the aircraft and Iran;
σa1 и σa2 - среднеквадратические погрешности пеленгации;σ a 1 and σ a 2 - standard errors of direction finding;
γ - угол между двумя пеленгами.γ is the angle between two bearings.
Отсюда следует, что для уменьшения погрешности измерений координат ИРИ необходимо обоснованно выбирать пару полученных пеленгов.It follows that to reduce the measurement error of the coordinates of the IRI, it is necessary to reasonably choose a pair of bearings obtained.
Решение этой задачи обеспечивается модулем 6 весовой обработки, на который подаются кодированные пеленги с выхода модуля 5.The solution to this problem is provided by the
Модуль 6 при обработке пеленгов использует весовые коэффициенты:
, , , ,
где n - число независимых пар пеленгов;where n is the number of independent pairs of bearings;
, - средневзвешенные оценки координат ИРИ; , - weighted average estimates of the coordinates of the IRI;
xi, yi - координаты точки пересечения i-й пары пеленгов;x i , y i - coordinates of the intersection point of the i-th pair of bearings;
pxi, pyi - весовые коэффициенты i-й пары пеленгов, которые для получения минимальных погрешностей должны быть выбраны обратно пропорционально дисперсиям Dx, Dy каждого измерения [4, с.19]p xi , p yi are the weighting coefficients of the ith pair of bearings, which, in order to obtain minimum errors, must be selected inversely with the variances D x , D y of each measurement [4, p.19]
, ,
где a i, a j - курсовые углы;where a i , a j - heading angles;
Ri=D/sina i, Rj=D/sina j.Ri = D / sin a i , R j = D / sin a j .
Кодированная пара значений пеленгов с выхода модуля 6 весовой обработки поступает на информационный вход модуля 7 определения линий положения ИРИ, функционирование которого осуществляется в соответствии с приведенными формулами (9), согласно которым осуществляются операции определения вспомогательных плоскостей, ортогональных плоскости пеленгаторной антенны и проходящих через каждую полученную линию пеленга, и определения линий положения ИРИ как пересечения каждой вспомогательной плоскости с поверхностью Земли (формула (10)).An encoded pair of bearing values from the output of the
Выходные сигналы модуля 7 определения линий положения ИРИ подаются на вычислитель 8 координат ИРИ и далее - на модуль 9 картографирования и индикации.The output signals of the
Алгоритм работы устройства пеленгации ИРИ (фиг.1) следующий:The algorithm of the device direction finding IRI (figure 1) is as follows:
- запуск осуществляется по команде модуля 10 программного управления;- the launch is carried out by the command of the
- с выхода 2 модуля 10 подается сигнал на управляющий вход гетеродина 12, обеспечивая настройку на среднюю частоту сигнала ИРИ;- from the
- с выхода 1 модуля 10 подаются управляющие сигналы на спутниковый навигатор 4, определяющий координаты ЛА, а также углы курса, крена и тангажа, и модули 5-8 устройства пеленгации;- from the output 1 of
- модуль 5 вычисляет пеленги на ИРИ, используя в качестве опорных данных сигнал положения пеленгаторной антенны 1, поступающий на вход 1 модуля 5, сигнал с выхода фазового детектора 17 и сигналы спутникового навигатора 4. Результаты в виде кодированных значений пеленгов подаются на модуль 6 весовой обработки;-
- модуль 6 весовой обработки выбирает пару линий пеленгов, соответствующую минимуму погрешности произведенных измерений. Результаты обработки подаются на модуль 7;-
- модуль 7 определяет линии положения ИРИ, используя в качестве опорных сигналы модуля 6 весовой обработки и сигнал положения пеленгаторной антенны 1. Результаты подаются на вычислитель 8 координат ИРИ;-
- вычислитель 8 определяет координаты, одновременно регистрируя частоту ИРИ по сигналу гетеродина 12 с учетом сдвига на величину промежуточной частоты, и подает выходные данные на модуль 9, обеспечивающий картографирование, индикацию и регистрацию результатов местоопределения ИРИ.- the
Устройство не требует для определения координат ИРИ информации о угле места прихода волны сигнала ИРИ.The device does not require information on the angle of the place of arrival of the wave of the IRI signal to determine the coordinates of the IRI.
Все узлы приемника 2 могут быть выполнены аналогично соответствующим узлам приемника по патенту RU №2275746.All nodes of the
Модули 5-7 и вычислитель 8 координат ИРИ могут быть выполнены, например, на базе процессоров Texas Instruments TMS 320 C 6416/6713 и ПЛИС [5].Modules 5-7 and
В качестве спутникового навигатора 4 может быть использовано, например, устройство МРК 11 [6].As a
Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно повысить точность определения координат ИРИ при амплитудно-фазовой пеленгации с борта ЛА. При испытаниях в реальных условиях точность определения координат ИРИ повышалась от 20 до 60% в зависимости от условий полета ЛА. Экспериментальная проверка предлагаемого способа подтвердила правильность и достаточность технических решений.Thus, the proposed method can significantly improve the accuracy of determining the coordinates of the IRI during the amplitude-phase direction finding from the aircraft. When tested in real conditions, the accuracy of determining the coordinates of the IRI increased from 20 to 60%, depending on the flight conditions of the aircraft. An experimental verification of the proposed method confirmed the correctness and sufficiency of technical solutions.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Василин Н.Я. Беспилотные летательные аппараты. - Мн.: ООО «Попурри», 2003.1. Vasilin N.Ya. Unmanned aerial vehicles. - Mn .: OOO "Potpourri", 2003.
2. Способ пеленгования источника сигнала. Патент RU №2192651, МПК G01S 3/00, 3/14, опубл. 10.11.2002, бюл. №31.2. The method of direction finding of the signal source. Patent RU No. 2192651,
3. Станция радиотехнической разведки. Патент RU №2275746, МПК G01S 7/28, 13/32, опубл. 27.04.2006.3. Radio intelligence station. Patent RU No. 2275746,
4. Мельников Ю.П., Попов С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - М.: Радиотехника, 2008.4. Melnikov Yu.P., Popov S.V. Radio intelligence. Methods for assessing the effectiveness of the determination of radiation sources. - M.: Radio Engineering, 2008.
5. Потехин Д.С., Тарасов И.Е. Разработка систем цифровой обработки сигналов на базе ПЛИС. - М.: Горячая линия - Телеком, 2007.5. Potekhin D.S., Tarasov I.E. Development of FPGA-based digital signal processing systems. - M .: Hot line - Telecom, 2007.
6. Аппаратура МРК-11. Руководство по эксплуатации. УЭ2.517.006 РЭ. Научно-исследовательский институт радиотехники КГТУ. - Красноярск, 2004.6. Equipment MRK-11. Manual. UE2.517.006 RE. Research Institute of Radio Engineering KSTU. - Krasnoyarsk, 2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010132594/09A RU2432580C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010132594/09A RU2432580C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2432580C1 true RU2432580C1 (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44998172
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010132594/09A RU2432580C1 (en) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2432580C1 (en) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490661C1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source |
RU2505831C2 (en) * | 2012-05-04 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Radio direction finder |
RU2510618C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Связь" | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source onboard aircraft |
RU2527943C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of processing signals during multichannel phase-based direction-finding of short-wave radio sources |
RU2565067C1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "АВИАКОМ" | Bearing measurement method and apparatus therefor |
RU2599259C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-10-10 | Алексей Викторович Бондаренко | Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation |
RU2610150C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-02-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding |
RU2617210C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-24 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining range to fixed radiation source by moving direction finder |
RU2617447C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining range to fixed radiation source by moving direction finder |
RU2619915C1 (en) * | 2016-06-22 | 2017-05-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the source of radio emissions coordinate from the aircraft |
RU2638177C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft |
RU2760975C1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-12-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining radiation source location from aircraft |
RU2792039C2 (en) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for determination of direction to radiation source with phase direction finder on quadcopter |
-
2010
- 2010-08-03 RU RU2010132594/09A patent/RU2432580C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
МЕЛЬНИКОВ Ю.П., ПОПОВ С.В. Радиотехническая разведка. Методы оценки эффективности местоопределения источников излучения. - Москва, Радиотехника, 2008, с.18-22. * |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490661C1 (en) * | 2012-03-06 | 2013-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining coordinates of short-wave radio-frequency source |
RU2505831C2 (en) * | 2012-05-04 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" | Radio direction finder |
RU2510618C2 (en) * | 2012-07-27 | 2014-04-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Связь" | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source onboard aircraft |
RU2527943C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-09-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Method of processing signals during multichannel phase-based direction-finding of short-wave radio sources |
RU2565067C1 (en) * | 2014-06-23 | 2015-10-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "АВИАКОМ" | Bearing measurement method and apparatus therefor |
RU2599259C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-10-10 | Алексей Викторович Бондаренко | Bondarenko method of radio information obtaining and radio system for its implementation |
RU2610150C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-02-08 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding |
RU2617210C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-24 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining range to fixed radiation source by moving direction finder |
RU2617447C1 (en) * | 2016-03-29 | 2017-04-25 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method of determining range to fixed radiation source by moving direction finder |
RU2619915C1 (en) * | 2016-06-22 | 2017-05-19 | федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining the source of radio emissions coordinate from the aircraft |
RU2638177C1 (en) * | 2016-06-29 | 2017-12-12 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining source of radio emissions coordinate from aircraft |
RU2760975C1 (en) * | 2021-02-25 | 2021-12-02 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining radiation source location from aircraft |
RU2792039C2 (en) * | 2021-09-13 | 2023-03-16 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for determination of direction to radiation source with phase direction finder on quadcopter |
RU2812273C1 (en) * | 2023-07-11 | 2024-01-29 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for determining direction to radiation source with phase direction finder |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2432580C1 (en) | Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft | |
US9007570B1 (en) | Airborne wind profiling algorithm for Doppler Wind LIDAR | |
RU2551355C1 (en) | Method of coordinates determination of radio emission source | |
CN104316903A (en) | Three-station time-difference positioning performance test evaluation method | |
RU2392635C2 (en) | Method for detecting and determining coordinates of search object | |
RU2012133916A (en) | METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING COORDINATES OF RADIO EMISSIONS SOURCES | |
RU2524208C1 (en) | Method for radar detection of manoeuvre of ballistic target on passive trajectory section | |
RU2536768C1 (en) | Method of inertial-satellite navigation of aircrafts | |
RU2411538C2 (en) | Method of determining error in measuring aircraft velocity with inertial navigation system and onboard navigation system for realising said method | |
CN102384755B (en) | High-accuracy method for measuring instant navigational speed of airborne phased array whether radar | |
RU2557808C1 (en) | Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder | |
RU2610150C1 (en) | Method of determining ground radio-frequency source coordinates when performing on-board radio-direction finding | |
RU2393429C1 (en) | System for control of flight-navigation complex | |
RU2562616C1 (en) | Method of acquiring radio information and radio system therefor | |
CN115840192B (en) | Indoor positioning method based on space estimation spectrum confidence estimation | |
US20220244407A1 (en) | Method for Generating a Three-Dimensional Environment Model Using GNSS Measurements | |
Wang et al. | Optimized bias estimation model for 3-D radar considering platform attitude errors | |
RU2405166C2 (en) | Method for determining location of transmitter with portable position finder | |
RU2657237C1 (en) | One-way method of the radio frequency sources location | |
RU2371733C1 (en) | Method for detection of angular orientation in aircrafts | |
RU2457629C1 (en) | Phase radio-navigation system | |
RU2263927C2 (en) | Method of evaluating parameters of trajectory of radio-frequency radiation sources in two-positioned passive goniometrical radar station | |
RU166462U1 (en) | MONOPULSE RADAR | |
RU2584332C1 (en) | Device for determining motion parameters of target | |
RU2406098C1 (en) | Method of determining slant distance to moving target using minimum number of bearings |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130804 |