RU166396U1

RU166396U1 - DEVICE FOR DETERMINING COORDINATES OF Aircraft

Info

Publication number: RU166396U1
Application number: RU2016115572/07U
Authority: RU
Inventors: Александр Викторович Дубровин; Виктор Васильевич Никишов; Тимофей Яковлевич Шевгунов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ОКБ "Эланор"
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2016-11-20

Abstract

1. Устройство для определения координат летательного аппарата, содержащее N приемных антенн, первый и второй аналого-цифровой преобразователи и вычислитель, отличающееся тем, что в него дополнительно введены малошумящий усилитель, N входов которого соединены с N приемными антеннами, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю, управляющий контроллер, подключенный к входу вычислителя, первый выход которого подключен к второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и к второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - к второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, к второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и к второму входу второго канала обработки информации.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что все ее элементы выполнены с использованием цифровых технологий.1. A device for determining the coordinates of the aircraft, containing N receiving antennas, the first and second analog-to-digital converters and a computer, characterized in that it additionally includes a low-noise amplifier, N inputs of which are connected to N receiving antennas, the first and second multi-channel synchronous quadrature receivers whose inputs are connected respectively to the first and second outputs of a low-noise amplifier, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second analog-to-digital converters, the first and second channels for information processing, the first inputs of which are connected to the outputs of analog-to-digital converters, and the outputs are connected to a computer, a control controller connected to the input of the computer, the first output of which is connected to the second input of the first multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the first analog-to-digital converter and to the second input of the first channel of information processing, and the second output to the second input of the second multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the second logo-digital converter and to the second input of the second channel informatsii.2 processing. The device according to claim 1, characterized in that all its elements are made using digital technology.

Description

Устройство для определения координат летательного аппаратаA device for determining the coordinates of the aircraft

Полезная модель относится к радиотехнике, а именно к методам и системам пассивной радиолокации, и может быть использована для определения местоположения в трехмерном пространстве источника радиоизлучения (ИРИ) за счет приема и последующей обработки электромагнитных волн, порожденных этим ИРИ.The utility model relates to radio engineering, namely to methods and systems of passive radar, and can be used to determine the location in a three-dimensional space of a source of radio emission (IRI) due to the reception and subsequent processing of electromagnetic waves generated by this IRI.

Полезная модель используется для решения технической задачи, состоящей в определении координат летательного аппарата на этапе его захода на посадку в целях наблюдения за ним и контроля его движения наземными службами, а также в целях его навигационного сопровождения. Достигаемый технический результат состоит в повышении точности оценки координат подвижного объекта, оснащенного источником радиоизлучения.The utility model is used to solve a technical problem, which consists in determining the coordinates of an aircraft at the stage of its landing approach in order to monitor it and control its movement by ground services, as well as for its navigation support. The technical result achieved is to increase the accuracy of estimating the coordinates of a moving object equipped with a source of radio emission.

Бортовые радиотехнические средства летательных аппаратов (ЛА) при выполнении задач создают активные электромагнитные поля искусственного происхождения в диапазоне частот от 1 МГц до 40 ГГц. Кроме активных полей ЛА создают собственные электромагнитные излучения. Данный спектр излучения может быть использован для решения задачи обнаружения, пеленгации и определения координат ЛА.On-board radio equipment of aircraft (LA) when performing tasks create active electromagnetic fields of artificial origin in the frequency range from 1 MHz to 40 GHz. In addition to active fields, aircraft create their own electromagnetic radiation. This emission spectrum can be used to solve the problem of detecting, direction finding and determining the coordinates of an aircraft.

Высокий уровень требований по безопасности полетов и значительная загрузка инфраструктуры существующих аэропортов определяет потребность в системах, позволяющих определять с высокой точностью координаты ЛА при его заходе на посадку. Основные классы систем поддержки посадки, такие как курсоглиссадные системы (КГС), разработанные в середине XX века, функционируют по сравнительно простым принципам, что определило их широкое распространение и ведущее положение [1].The high level of safety requirements and the significant load on the infrastructure of existing airports determines the need for systems that can determine with high accuracy the coordinates of the aircraft during its approach. The main classes of landing support systems, such as course-glide path systems (CGS), developed in the middle of the 20th century, operate according to relatively simple principles, which determined their wide distribution and leading position [1].

Такие системы состоят из двух размещенных на земле передающих систем: курсового и глиссадного маяков. Маяки работают по схожим принципам - их антенные системы формируют два узких луча, смещенных в разные стороны относительно установленного направления посадки воздушного судна. В каждом луче передается пространственно-модулированный сигнал; после детектирования сигналов бортовым 2Such systems consist of two transmission systems located on the ground: heading and glide path beacons. Beacons work according to similar principles - their antenna systems form two narrow beams, shifted in different directions relative to the established direction of aircraft landing. In each beam, a spatially modulated signal is transmitted; after detection of signals onboard 2

приемником по разности глубины модуляции определяется текущее отклонение воздушного судна от установленного направления.the receiver determines the current deviation of the aircraft from the set direction from the difference in modulation depth.

При построении многопозиционного пассивного радара используется разностно-дальномерный метод, основанный на измерении разности хода сигнала от цели до приемных антенн радара. Этот метод позволяет работать по импульсным и непрерывным сигналам, в том числе по шумовым и шумоподобным.When constructing a multi-position passive radar, the difference-ranging method is used, based on measuring the difference in the signal path from the target to the receiving antennas of the radar. This method allows you to work on pulsed and continuous signals, including noise and noise-like.

Принципиальные особенности метода заключаются в синхронном способе приема сигналов от излучающего источника на разнесенных антеннах. Высокая точность определения координат ЛА обеспечивается за счет корреляционной обработки сигналов, при которой вид принятого сигнала не имеет значения. Определение координат источника осуществляется по разности прихода сигналов на каждую из позиций, а сама разность прихода сигнала к одной позиции относительно другой определяется из положения максимума взаимно-корреляционной функции сигналов от этих позиций.The principal features of the method are the synchronous method of receiving signals from a radiating source on spaced antennas. High accuracy of determining the coordinates of the aircraft is provided due to the correlation signal processing, in which the form of the received signal does not matter. The coordinates of the source are determined by the difference in the arrival of signals at each position, and the difference in the arrival of the signal at one position relative to another is determined from the position of the maximum cross-correlation function of the signals from these positions.

Наиболее близким техническим решением, отвечающим требованиям пассивного обнаружения и пеленгации, является устройство, описанное в статье «Одноэтапное оценивание местоположения источника радиоизлучения пассивной системой, состоящей из узкобазовых подсистем» (ж. Радиотехника и электроника, том 49, №2, 2004 г., стр. 156-170) - прототип.The closest technical solution that meets the requirements of passive detection and direction finding is the device described in the article “One-stage estimation of the location of a radio emission source by a passive system consisting of narrow-base subsystems” (Radio Engineering and Electronics, Volume 49, No. 2, 2004, p. . 156-170) is a prototype.

Данная система содержит N приемных антенн, первый и второй аналого-цифровой преобразователь (АЦП), спецвычислитель и необходимую периферию для обеспечения его работы.This system contains N receiving antennas, the first and second analog-to-digital converter (ADC), a special computer and the necessary peripherals to ensure its operation.

Цель полезной модели - повышение точности оценки вектора координат, описывающего местоположение источника радиоизлучения.The purpose of the utility model is to increase the accuracy of the estimation of the coordinate vector describing the location of the source of radio emission.

Результат достигается централизованной обработкой сигналов, полученных в результате приема электромагнитных колебаний в точках, размещение которых в пространстве определяется оптимальной группировкой слабонаправленных антенных элементов внутри структурных блоков, реализованных отдельными техническими средствами распределенного комплекса.The result is achieved by centralized processing of signals obtained as a result of receiving electromagnetic oscillations at points whose placement in space is determined by the optimal grouping of weakly directed antenna elements inside structural blocks implemented by separate technical means of a distributed complex.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для определения координат летательного аппарата, содержащее N приемных антенн, первый и второй аналого-цифровой преобразователи и вычислитель, отличающаяся тем, что в него дополнительно введены малошумящий усилитель, N входов которого соединены с N приемными антеннами, первый и второй многоканальные синхронные квадратурные приемники, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами малошумящего усилителя, а выходы - с первыми входами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, первый и второй каналы обработки информации, первые входы которых соединены с выходами аналого-3This goal is achieved in that in the device for determining the coordinates of the aircraft containing N receiving antennas, the first and second analog-to-digital converters and a computer, characterized in that it additionally includes a low noise amplifier, N inputs of which are connected to N receiving antennas, the first and the second multi-channel synchronous quadrature receivers, the inputs of which are connected respectively to the first and second outputs of a low-noise amplifier, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second analog-digital converters, the first and second channels of information processing, the first inputs of which are connected to the outputs of analog-3

цифровых преобразователей, а выходы подключены к вычислителю, управляющий контроллер, подключенный к входу вычислителя, первый выход которого подключен к второму входу первого многоканального синхронного квадратурного приемника, к второму входу первого аналого-цифрового преобразователя и к второму входу первого канала обработки информации, а второй выход - к второму входу второго многоканального синхронного квадратурного приемника, к второму входу второго аналого-цифрового преобразователя и к второму входу второго канала обработки информации.digital converters, and the outputs are connected to the calculator, a control controller connected to the input of the calculator, the first output of which is connected to the second input of the first multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the first analog-to-digital converter and to the second input of the first information processing channel, and the second output - to the second input of the second multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the second analog-to-digital converter and to the second input of the second processing channel information.

Сравнение с прототипом показывает, что заявляемая система отличается наличием новых блоков и их связями между ними. Таким образом, заявляемая система соответствует критерию «новизна».Comparison with the prototype shows that the inventive system is characterized by the presence of new blocks and their connections between them. Thus, the claimed system meets the criterion of "novelty."

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что перечисленные элементы, используемые в блоках, являются известными, однако их введение в указанной связи с остальными элементами приводит к расширению функциональных возможностей устройства.A comparison of the proposed solutions with other technical solutions shows that the listed elements used in the blocks are known, however, their introduction in this connection with other elements leads to the expansion of the functionality of the device.

Это подтверждает соответствие технического решения критерию «существенные отличия».This confirms the conformity of the technical solution to the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, а на фиг. 2 - раскрыт канал обработки информации.In FIG. 1 shows a block diagram of the proposed device, and in FIG. 2 - an information processing channel is disclosed.

Устройство включает: приемные антенны 1, малошумящий усилитель (МШУ) 2, многоканальный синхронный квадратурный приемник (МСКП) 3, 4; аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 5, 6; управляющий контролер 9, вычислитель 10, канал обработки информации 7, 8, включающий фильтры 11, обнаружитель 12, пеленгатор 13, выходной формирователь 14.The device includes: receiving antennas 1, low noise amplifier (LNA) 2, multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) 3, 4; analog-to-digital converter (ADC) 5, 6; control controller 9, calculator 10, information processing channel 7, 8, including filters 11, detector 12, direction finder 13, output driver 14.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

Результат решаемой задачи достигается способом централизованной обработки сигналов, полученных в результате приема электромагнитных колебаний в точках, размещение которых в пространстве определяется оптимальной группировкой слабонаправленных антенных элементов внутри структурных блоков, реализованных отдельными техническими средствами распределенного пассивного радиолокационного комплекса.The result of the problem being solved is achieved by the method of centralized processing of signals obtained as a result of receiving electromagnetic oscillations at points whose placement in space is determined by the optimal grouping of weakly directed antenna elements inside structural blocks implemented by separate technical means of a distributed passive radar complex.

Источник радиоизлучения (ИРИ) порождает электромагнитный сигнал, для описания которого используется модель гауссовского радиосигнала:A radio emission source (IRI) generates an electromagnetic signal, for the description of which a model of a Gaussian radio signal is used:

где K - число учитываемых составляющих,where K is the number of components taken into account,

ƒ₀ - несущая частота,ƒ ₀ - carrier frequency,

ƒ_k - частоты учитываемых составляющих в спектре комплексной огибающей,ƒ _k are the frequencies of the considered components in the spectrum of the complex envelope,

a _k и b_k - коэффициенты, являющиеся гауссовскими взаимно-независимыми случайными величинами. a _k and b _k are coefficients that are Gaussian mutually independent random variables.

4four

Такой сигнал соответствует случаю стохастической модели, применение которой обеспечивает работу системы в условиях наименьшей доступной априорной информации.Such a signal corresponds to the case of a stochastic model, the application of which ensures the operation of the system in conditions of the least available a priori information.

Узкобазовая подсистема (УП) представляет собой технически единую приемную станцию, реализующую многоканальный прием в отдельных точках приема (ТП), размещение которых в структуре антенной системы УП удовлетворяет двум условиям:The narrow-base subsystem (UE) is a technically unified receiving station that implements multi-channel reception at individual receiving points (TP), the placement of which in the structure of the UE antenna system satisfies two conditions:

1. Расстояние между ТП намного меньше расстояния между УП и ИРИ. Данное условие обеспечивает плоский фронт волны.1. The distance between the TP is much less than the distance between the UP and IRI. This condition provides a flat wave front.

2. Расстояние между ТП не превышает половины длины волны λ0=с/ƒ₀, соответствующей несущей, или центральной частоте принимаемого радиосигнала ƒ₀, а под с понимается скорость распространения сигнала от ИРИ до УП, равная скорости света.2. The distance between the TPs does not exceed half the wavelength λ0 = c / ƒ ₀ corresponding to the carrier or the center frequency of the received radio signal ƒ ₀ , and c means the propagation speed of the signal from the IRI to the UE equal to the speed of light.

Структурная схема станции, реализующей УП, представлена на фиг. 1. УП состоит из антенно-фидерной системы (АФС) 1, блока малошумящих усилителей (МШУ) 2, многоканального синхронного квадратурного приемника (МСКП) 3, 4, блока аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5, 6, первого и второго каналов обработки информации 7, 8, управляющего контроллера 9 и вычислителя 10, выход которого является выходом устройства для определения координат летательного аппарата. Блок МШУ осуществляет предварительное усиление сигналов до его передачи на вход МСКП. Блоки МСКП, АЦП являются программно-управляемыми, режим работы которых задается управляющими сигналами ЦЭВМ. При приеме электромагнитные колебания превращаются в аналоговый электрический радиосигнал, который поступает на вход МШУ, с выхода которого радиосигнал поступает на вход МСКП. В результате синхронного детектирования на выходе МСКП формируется аналоговый видеосигнал, поступающий в форме пар квадратур на вход АЦП, на выходе которого формируется цифровой сигнал в форме отсчетов.The block diagram of the station implementing the UE is shown in FIG. 1. UP consists of an antenna-feeder system (AFS) 1, a block of low-noise amplifiers (LNA) 2, a multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) 3, 4, a block of analog-to-digital converters (ADC) 5, 6, the first and second processing channels information 7, 8, the control controller 9 and the computer 10, the output of which is the output of the device for determining the coordinates of the aircraft. The LNA block carries out preliminary amplification of the signals before it is transmitted to the MSCP input. Blocks MSCP, ADC are program-controlled, the mode of operation of which is set by the control signals of the computer. When receiving electromagnetic waves are converted into an analog electrical radio signal, which is fed to the input of the LNA, from the output of which the radio signal is fed to the input MSCP. As a result of synchronous detection, an analog video signal is generated at the output of the MSCP, which is supplied in the form of pairs of quadrature to the ADC input, at the output of which a digital signal is generated in the form of samples.

Отличительными характеристиками МСКП являются центральная частота, перестраиваемая в широких пределах: от 20 МГц до 3 ГГц, и широкая полоса частот демодулируемого сигнала, составляющая величину до 60 МГц, что определяет сигнал как широкополосный в верхней части диапазона центральной частоты, и как сверхширокополосный в его нижней части. Для достижения требуемого качества приема независимое цифровое управление усилением каждого канала осуществляется с шагом 0,5 дБ, а синхронизация каждой пары каналов квадратурного приемника должна обеспечивать фазовое различие точность квадратур не более 2 градусов по абсолютной величине. Для получения технического результата применяется многоканальный 16-разрядный многоканальный АЦП с перестраиваемой частотой дискретизации, при этом максимальная частота составляет 100 МГц, что с учетом защитных интервалов согласуется с максимальной полосой принимаемого радиосигнала. Синхронность взятия отсчетов в различных каналах АЦП должна обеспечивать рассогласование моментов времени не более 0,05 от используемого периода дискретизации.Distinctive characteristics of the MSCP are the central frequency, tunable over a wide range: from 20 MHz to 3 GHz, and a wide frequency band of the demodulated signal, amounting to 60 MHz, which defines the signal as broadband in the upper part of the center frequency range, and as ultrawideband in its lower parts. To achieve the required reception quality, independent digital gain control of each channel is carried out in 0.5 dB steps, and the synchronization of each channel pair of the quadrature receiver should provide a phase difference of the accuracy of the quadrature of no more than 2 degrees in absolute value. To obtain a technical result, a multi-channel 16-bit multi-channel ADC with a tunable sampling frequency is used, with a maximum frequency of 100 MHz, which, taking into account the protective intervals, is consistent with the maximum band of the received radio signal. The synchronization of sampling in various ADC channels should ensure the mismatch of time instances of not more than 0.05 of the used sampling period.

55

Вычислитель 10 реализуется на основе высокопроизводительной многопроцессорной рабочей станции, оснащенной не менее чем двумя многоядерным универсальным процессорами класса Intel Xeon с рабочей частотой не менее 1,8 ГГц, и оперативным запоминающих устройством (ОЗУ), объемом не менее 8 ГБ. ЦЭВМ в структуре осуществляет функции управления работой УП за счет задания функциональных режимов отдельных блоков. Кроме этого ЦЭВМ выполняет предварительную цифровую обработку принятых сигналов, а также их компрессию.Calculator 10 is implemented on the basis of a high-performance multiprocessor workstation equipped with at least two multi-core universal Intel Xeon processors with an operating frequency of at least 1.8 GHz and a random access memory (RAM) with a capacity of at least 8 GB. The computer in the structure performs the functions of controlling the operation of the unitary computer by setting the functional modes of individual blocks. In addition, the computer performs preliminary digital processing of the received signals, as well as their compression.

Антенная система УП размещается на вертикальной мачте, высота которой составляет от 1,5 до 18 м. В верхней части мачты, на протяжении участка длины L, размещаются от одной до девяти кольцевых антенных подрешеток (КАПР). Минимальное расстояние между планарными КАПР составляет 0,5 м, что обуславливается технологическими особенностями крепления, а максимальное ограничено протяженностью рабочего участка мачты L.The UE antenna system is located on a vertical mast, the height of which is from 1.5 to 18 m. In the upper part of the mast, over a section of length L, from one to nine ring antenna sublattices (CAP) are located. The minimum distance between planar CADs is 0.5 m, which is due to the technological features of the mount, and the maximum is limited by the length of the working section of the mast L.

Структурная организация распределенной приемной системы пассивного радиолокационного комплекса позволяет сформировать на приеме необходимое пространственное распределение электромагнитного поля сигнала, излученного ИРИ.The structural organization of the distributed receiving system of the passive radar system allows you to form the necessary spatial distribution of the electromagnetic field of the signal emitted by the IRI at the reception.

Пусть ИРИ расположен в точке пространства, координаты которой заданы вектором r=(X,Y,Z)^T. Тогда сигнал, принятый m-ой ТП, состоящей в структуре УП представляет собой сумму задержанного и взвешенного полезного сигнала и аддитивного шума:Let the IRI be located at a point in space whose coordinates are given by the vector r = (X, Y, Z) ^T. Then the signal received by the m-th TP, consisting in the structure of the UE is the sum of the delayed and weighted useful signal and additive noise:

где a _n - амплитуда сигнала на входах ТП УП;where a _n is the amplitude of the signal at the inputs of the TP UP;

τ_nm=τ_n+χ_n+ζ_nm;

- время прохождения сигнала от ИРИ до условного фазового центра (УФЦ) УП;τ _nm = τ _n + χ _n + ζ _nm ;

- the signal transit time from the IRI to the conditional phase center (UFC) UP;

- координаты УФЦ УП;

- coordinates of the UFTS UP;

χ_n - ошибка привязки сигнала по времени;χ _n is the error of the signal binding in time;

- время прохождения сигнала от УФЦ до ТП (от ТП до УФЦ, если ζ_nm<0);

- signal transit time from UFTS to TP (from TP to UFTS, if ζ _nm <0);

- координаты m-й ТП УП;

- coordinates of the m-th TP UP;

α_n, β_n - азимут и угол места луча, направленного из УП на ИРИ;α _n , β _n - azimuth and elevation angle of the beam directed from UE to IRI;

с - скорость распространения сигнала.c - signal propagation speed.

Отличительное условие, обеспечивающее эффективное использование данной модели, состоит в том, что время наблюдения сигнала на каждой позиции должно быть выбрано много больше времен корреляции и сигнала и помехи. Цифровые сигналы, принятые отдельными ТП, рассматриваются совместно и формируют многомерный цифровой сигнал.A distinctive condition for the effective use of this model is that the signal observation time at each position should be chosen much longer than the correlation times of the signal and the noise. Digital signals received by individual TPs are considered together and form a multidimensional digital signal.

Оценка координат производится с использованием комбинированного угломерного и разностно-дальномерного способа оценивания, при котором вся распределенная система рассматривается как комбинированная 6Coordinates are estimated using a combined goniometric and differential-range measuring method, in which the entire distributed system is considered as combined 6

пассивная система (КПС), сочетающую в себе общие черты широкобазовой пассивной системы (ШбПС) и пассивной системы, состоящей из узкобазовых подсистем (ПСУП). В основе метода оценивания такой системы лежит способ вычисления оценки разности прихода сигналов на основе корреляционного приема по методу максимального правдоподобия, который для двух точек приема представлен в зарубежной работе [2].passive system (KPS), combining the common features of a wide-base passive system (ШБПС) and a passive system consisting of narrow-base subsystems (ПСУП). The estimation method of such a system is based on a method for calculating the estimate of the difference in the arrival of signals based on the correlation reception by the maximum likelihood method, which is presented in two papers for two reception points [2].

Угловые координаты ЛА по азимуту и углу места относительно точки центра масс носителя, определяются фазоразностным пеленгатором.The angular coordinates of the aircraft in azimuth and elevation relative to the point of the center of mass of the carrier are determined by the phase-difference direction finder.

Дальность до ЛА определяется вычислительными методами по известным пеленгам и закону перемещения центра масс в относительной системе координат.The range to the aircraft is determined by computational methods according to known bearings and the law of displacement of the center of mass in a relative coordinate system.

Функционально устройство состоит из пеленгатора 13 с цифровой антенной решеткой 1, обнаружителя 12 частотно-временных признаков целей (классификатора целей), выходных формирователей 14 матриц координат целей и вычислителей 9, 10, в которых функционируют алгоритмы экстраполяции траекторий ЛА, управляющие алгоритмы устройства и сетевые алгоритмы обмена данными и управления с радиотехнического комплекса.Functionally, the device consists of a direction finder 13 with a digital antenna array 1, a detector 12 of time-frequency characteristics of targets (target classifier), output shapers 14 of the target coordinate matrices and calculators 9, 10, in which the algorithms for extrapolating the aircraft trajectories, control device algorithms and network algorithms function data exchange and control from the radio complex.

Пеленгатор 13 с цифровой антенной решеткой 1 состоит из фиксированной антенной решетки (приемные антенны 20…18000 МГц), размещенной на пространственно разнесенной точке приема.The direction finder 13 with a digital antenna array 1 consists of a fixed antenna array (receiving antennas 20 ... 18000 MHz) located at a spatially separated reception point.

Каждая из антенн подключена к входу МШУ 2, который обеспечивает согласование импедансов антенного элемента и соединительного кабеля. Каждый выход МШУ 2 подключен к своему приемному тракту, который образован одним из каналов многоканального синхронного квадратурного приемника (МСКП) 3, 4 и аналого-цифровым преобразователем (АЦП) 5, 6. Таким образом, сформирован индивидуальный цифровой канал отсчетов сигнала с одного элемента решетки.Each of the antennas is connected to the input of the LNA 2, which ensures the coordination of the impedances of the antenna element and the connecting cable. Each LNA 2 output is connected to its receiving path, which is formed by one of the channels of a multi-channel synchronous quadrature receiver (MSC) 3, 4 and an analog-to-digital converter (ADC) 5, 6. Thus, an individual digital channel of signal samples from one lattice element is formed .

АЦП 5, 6 сигнала одновременно выполняет выборку сигнала по множеству каналов. Размер этого множества определяется числом элементов антенной решетки 1. Например, в зависимости от требований точности определения координат можно выбрать 16, 26 или 32 канала. Так, для решетки из 16 элементов потенциальная точность устройства составляет около 6 угловых минут. При увеличении числа элементов точность возрастает.The ADC 5, 6 of the signal simultaneously performs signal sampling on multiple channels. The size of this set is determined by the number of elements of the antenna array 1. For example, depending on the accuracy requirements for determining the coordinates, you can choose 16, 26 or 32 channels. So, for a lattice of 16 elements, the potential accuracy of the device is about 6 arc minutes. As the number of elements increases, accuracy increases.

Когерентная обработка сигнала выполняется в фильтрах 11, обнаружителе 12 и пеленгаторе 13 канала обработки информации 7, 8.Coherent signal processing is performed in the filters 11, the detector 12 and the direction finder 13 of the information processing channel 7, 8.

В силу необходимости обеспечения стабильности амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) тракта пеленгации, в нем предусмотрены меры по измерению АЧХ перед снятием отсчетов сигнала в полосе рабочих частот. Периодичность контроля АЧХ связана со стабильностью электрических параметров канала и управляется по алгоритму контроля реперных (известных источников сигнала) в процессе работы от контроллера 9.Due to the need to ensure the stability of the amplitude-frequency characteristics (AFC) of the direction-finding path, it provides measures for measuring the AFC before taking signal samples in the operating frequency band. The frequency response of the frequency response is associated with the stability of the electrical parameters of the channel and is controlled by the control algorithm of reference (known signal sources) during operation from the controller 9.

77

Пеленгатор 13 обеспечивает определение угловых координат ЛА (источников радиоизлучения - ИРИ) по фазовому портрету пришедшего сигнала. Пеленгатором определяются углы прихода сигналов на антенную решетку с разных направлений на одной частоте и полосе частот. Число направлений задается требуемой точностью определения угловых координат. Для точности в 6 минут мгновенная матрица углов имеет размерность 3600 элементов. Время получения пеленга (квант времени решения задачи) зависит от быстродействия вычислителя на сигнальном процессоре 10.The direction finder 13 provides the determination of the angular coordinates of the aircraft (sources of radio emission - IRI) from the phase portrait of the incoming signal. The direction finder determines the angles of arrival of signals to the antenna array from different directions on the same frequency and frequency band. The number of directions is set by the required accuracy of determining the angular coordinates. For an accuracy of 6 minutes, the instantaneous matrix of angles has a dimension of 3600 elements. The time to obtain the bearing (the quantum of the time for solving the problem) depends on the speed of the computer on the signal processor 10.

Обработка информации осуществляется в вычислителе 10.Information processing is carried out in the calculator 10.

Предварительно заполняется матрица (азимут-угол места) по частотному диапазону, которая является неполной, без координаты дальности, которая получается расчетным способом по тригонометрическим уравнениям полета ЛА. Эта координата расчетная и она дополняет базу координат ИРИ до логического уровня.The matrix (azimuth-elevation angle) is preliminarily filled in the frequency range, which is incomplete, without the range coordinate, which is obtained by the calculation method according to the trigonometric equations of aircraft flight. This coordinate is calculated and it complements the IRI coordinate base to a logical level.

Динамика работы.Dynamics of work.

Многоканальный синхронный квадратурный приемник (МСКП) 3, 4 работает в режиме пеленгации ЛА на одной частоте с одной из имеющихся полос.The multi-channel synchronous quadrature receiver (MSCP) 3, 4 operates in the direction finding mode of an aircraft at the same frequency with one of the available bands.

С определенным темпом перестройки МСКП 3, 4 по диапазону осуществляется наблюдение (локация) ИРИ и автоматическое определение их координат, с привязкой к моменту времени обнаружения.With a certain pace of restructuring MSCP 3, 4 over the range, the IRI is observed (located) and their coordinates are automatically determined, with reference to the time of detection.

Привязка по времени выполняется для разностно-дальномерного способа уточнения координат и решения специальных алгоритмов синтеза пространственно- временного разноса.Time binding is performed for the differential-range measuring method for updating coordinates and solving special algorithms for the synthesis of space-time separation.

Таким образом, рассматриваемое устройство определения координат источников радиоизлучения повышает точность их определения.Thus, the considered device for determining the coordinates of radio emission sources increases the accuracy of their determination.

Список литературыBibliography

1. Авиационная радионавигация. Справочник под ред. Сосновского 2. Knapp С.Н., Carter G.C., The Generalized Correlation Method for Estimation of Time Delay // IEEE Transactions on Acoustic, Speech and Signal Processing, 1976, vol. 24, no. 4, pp. 320-327.1. Aviation radio navigation. Handbook Ed. Sosnovsky 2. Knapp S.N., Carter G.C., The Generalized Correlation Method for Estimation of Time Delay // IEEE Transactions on Acoustic, Speech and Signal Processing, 1976, vol. 24, no. 4, pp. 320-327.

Claims

1. A device for determining the coordinates of the aircraft, containing N receiving antennas, the first and second analog-to-digital converters and a computer, characterized in that it additionally includes a low-noise amplifier, N inputs of which are connected to N receiving antennas, the first and second multi-channel synchronous quadrature receivers whose inputs are connected respectively to the first and second outputs of a low-noise amplifier, and the outputs are connected to the first inputs of the first and second analog-to-digital converters, the first and second channels for information processing, the first inputs of which are connected to the outputs of analog-to-digital converters, and the outputs are connected to a computer, a control controller connected to the input of the computer, the first output of which is connected to the second input of the first multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the first analog-to-digital converter and to the second input of the first channel of information processing, and the second output to the second input of the second multi-channel synchronous quadrature receiver, to the second input of the second logo-digital converter and to the second input of the second channel processing.

2. The device according to p. 1, characterized in that all its elements are made using digital technology.