RU2071079C1 - Adaptive radio direction finder - Google Patents
Adaptive radio direction finder Download PDFInfo
- Publication number
- RU2071079C1 RU2071079C1 RU92002188A RU92002188A RU2071079C1 RU 2071079 C1 RU2071079 C1 RU 2071079C1 RU 92002188 A RU92002188 A RU 92002188A RU 92002188 A RU92002188 A RU 92002188A RU 2071079 C1 RU2071079 C1 RU 2071079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- divider
- multiplier
- antenna
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиомаячных системах навигации. The invention relates to radio engineering and can be used in beacon navigation systems.
Известные амплитудные пеленгаторы содержат антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности (ДН) и два логарифмических приемника соединенных с вычитателем. Known amplitude direction finders contain an antenna with two angularly spaced radiation patterns (ND) and two logarithmic receivers connected to the subtractor.
Наиболее близким к изобретению является пеленгатор содержащий антенну с двумя одинаковыми разнесенными по углу ДН и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник соединен с входом вычитателя. Оценка пеленга в таком пеленгаторе при неследящем пеленговании производится по измеренному значению разностной амплитуды на выходе вычитателя и ее априори известной зависимости от пеленга пеленгационной характеристике (ПХ), предполагающейся линейной в некотором секторе пеленгования. Крутизна ПХ пеленгатора, определяющая его пеленгационную чувствительность (ПЧ), обратно пропорциональна квадрату ширины его диаграмм направленности. Closest to the invention is a direction finder containing an antenna with two equally spaced along the angle of the beam and with two outputs, each of which is connected through a logarithmic receiver to the input of the subtractor. Bearing assessment in such a direction finder with non-tracking direction-finding is based on the measured value of the difference amplitude at the output of the subtractor and its a priori known dependence on the direction-finding characteristic (PX), which is assumed to be linear in some direction-finding sector. The steepness of the HR direction finder, which determines its direction-finding sensitivity (IF), is inversely proportional to the square of the width of its radiation patterns.
Наличие рассеивающей среды нарушает когерентность поля в месте приема и вызывает известное расширение ДН антенн. Степень подобного расширения может достигать полутора двух раз, что является причиной трехкратного и более снижения ПЧ по сравнению с ее значением в когерентном поле. Использование в этих условиях для определения пеленга значения ПЧ справедливого для когерентного поля приводит в известном пеленгаторе к появлению дополнительных ошибок к смещению оценок пеленга и увеличению их флуктуаций. Рассматриваемый адаптивный пеленгатор позволяет повысить точность пеленгования источников излучения в рассеивающих средах. The presence of a scattering medium violates the coherence of the field at the receiving site and causes a known expansion of the antenna patterns. The degree of such expansion can reach one and a half two times, which is the reason for a threefold or more decrease in the IF compared to its value in a coherent field. The use of the IF value fair for a coherent field under these conditions to determine the bearing leads to the appearance of additional errors in the known direction finder to bias the bearing estimates and increase their fluctuations. The adaptive direction finder under consideration allows one to increase the accuracy of direction finding of radiation sources in scattering media.
С этой целью в известном амплитудном пеленгаторе, содержащем антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник подключен к вычитателю, антенна выполнена с регулируемым угловым разнесением ДН и с управляющим величиной углового разнесения входом, а также введены два приемника, коррелятор, логарифматор, два умножителя, сумматор, два квадратора, три делителя, датчик значения ширины ДН, вычислитель квадратного корня, устройство задержки и индикатор. При этом, каждый выход антенны через приемник соединен с входом коррелятора, выход которого через логарифматор подключен к входу первого умножителя. Второй вход первого умножителя соединен с первым входом второго умножителя и через первый квадратор подключен к датчику значения ширины ДН, выход первого умножителя соединен с первым входом сумматора, второй вход которого через последовательно соединенные второй квадратор, устройство задержки и вычислитель квадратного корня подключен к выходу третьего делителя. Второй вход третьего делителя соединен с входом устройства задержки и вторым входом второго умножителя, выход которого и выход сумматора подключены к входам первого делителя. Индикатор соединен с выходом второго делителя, один из входов которого соединен с выходом вычитателя, а другой вход подключен к выходу первого делителя и к первому входу третьего делителя, выход вычислителя квадратного корня подключен к управляющему величиной углового разнесения входу антенны. To this end, in a known amplitude direction finder containing an antenna with two angularly spaced radiation patterns and with two outputs, each of which is connected to a subtractor through a logarithmic receiver, the antenna is made with adjustable angular diversity of the beam and with a control value of the angular diversity input, and also introduced two receivers, a correlator, a logarithmator, two multipliers, an adder, two quadrators, three dividers, a sensor for the width of the beam, a square root calculator, a delay device, and an indicator. In this case, each output of the antenna through the receiver is connected to the input of the correlator, the output of which through the logarithm is connected to the input of the first multiplier. The second input of the first multiplier is connected to the first input of the second multiplier and connected to the sensor of the width of the beam through the first quadrator, the output of the first multiplier is connected to the first input of the adder, the second input of which is connected through the second quadrator, the delay device and the square root calculator to the output of the third divider . The second input of the third divider is connected to the input of the delay device and the second input of the second multiplier, the output of which and the output of the adder are connected to the inputs of the first divider. The indicator is connected to the output of the second divider, one of the inputs of which is connected to the output of the subtracter, and the other input is connected to the output of the first divider and to the first input of the third divider, the output of the square root calculator is connected to the antenna input controlling the angular diversity.
На чертеже изображена структурная электрическая схема адаптивного радиопеленгатора. The drawing shows a structural electrical diagram of an adaptive direction finder.
Пеленгатор содержит антенну 1 с регулируемым угловым разнесением двух диаграмм направленности, с управляющим величиной углового разнесения входом и с двумя выходами, два логарифмических приемника 2 и 3, два приемника 4 и 5, коррелятор 6, логарифматор 7, первый умножитель 8, сумматор 9, второй квадратор 10, первый квадратор 11, второй умножитель 12, устройство задержки 13, датчик значения ширины диаграмм направленности 14, первый делитель 15, вычислитель 16 квадратного корня, индикатор 17, второй делитель 18, третий делитель 19 и вычитатель 20. The direction finder comprises an antenna 1 with an adjustable angular diversity of two radiation patterns, with a control value of the angular diversity of the input and two outputs, two logarithmic receivers 2 and 3, two receivers 4 and 5, a correlator 6, a logarithm 7, a first multiplier 8, an adder 9, and a second a quadrator 10, a first quadrator 11, a second multiplier 12, a delay device 13, a radiation pattern width sensor 14, a first divider 15, a square root calculator 16, an indicator 17, a second divider 18, a third divider 19, and a subtractor 20.
Практически, регулировка углового разнесения диаграмм направленности может быть реализована одним из известных способов, например, посредством изменения расстояния между облучателями расположенными в фокальной плоскости зеркальной антенны пеленгатора. In practice, the adjustment of the angular diversity of radiation patterns can be implemented in one of the known ways, for example, by changing the distance between the irradiators located in the focal plane of the mirror antenna of the direction finder.
Для описания работы адаптивного радиопеленгатора необходимо сделать некоторые аналитические пояснения. To describe the operation of the adaptive direction finder, it is necessary to make some analytical explanations.
Пеленгационная характеристика обычного амплитудного пеленгатора аналитически представляется в виде зависимости выраженной в децибеллах разностной амплитуды ΔU от пеленга α, отсчитываемого, как правило, от равносигнального направления (РСН)
где U1, U2 амплитуды на выходах антенны;
ap величина углового разнесения ДН пеленгатора;
θ ширина ДН пеленгатора на уровне 3 дБ от максимума;
(2)
крутизна ПХ пеленгационная чувствительность пеленгатора, дБ/град.The direction-finding characteristic of a conventional amplitude direction finder is analytically represented in the form of the dependence of the difference amplitude ΔU expressed in decibels on bearing α, measured, as a rule, from the equal-signal direction (RSN)
where U 1 , U 2 the amplitude at the outputs of the antenna;
a p the magnitude of the angular spacing of the direction finder;
θ the width of the direction finder DN at the level of 3 dB from the maximum;
(2)
the steepness of the HR direction finding sensitivity of the direction finder, dB / deg.
Из (1) и (2) следует обычно используемый алгоритм пеленгования
α = ΔU/μo= ΔUθ2/24αp (3) (3)
Для частично когерентного поля в месте приема пеленгационную чувствительность логично записать в виде
μ = 24αp/θ
где θэфф эффективная ширина ДН пеленгатора.From (1) and (2) the commonly used direction finding algorithm follows
α = ΔU / μ o = ΔUθ 2 / 24α p (3) (3)
For a partially coherent field at the receiving location, the direction-finding sensitivity can be logically written as
μ = 24α p / θ
where θ eff is the effective beam width of the direction finder.
Аналогично (3) пеленг
α = ΔU/μo= ΔUθ2/24αp (5) (5)
В общем случае θэфф больше θ и только в когерентном случае qэфф= θ. Это говорит о том, что крутизна μ в общем случае меньше крутизны mo, а оценка пеленга произведенная (на трассах с рассеянием) по алгоритму (3) оказывается смещенной, причем в сторону ее приближения к РСН.Similar to (3) bearing
α = ΔU / μ o = ΔUθ 2 / 24α p (5) (5)
In the general case, θ eff is greater than θ and only in the coherent case q eff = θ. This suggests that the steepness μ is generally less than the steepness m o , and the bearing estimation made (on scattered paths) according to algorithm (3) turns out to be biased, and toward its approximation to the RSN.
Определение θэфф для получения из (5) алгоритма несмещенной оценки пеленга оказалось возможным посредством установления связи θэфф с величиной корреляции амплитуд (r) на выходах антенны:
В результате, после использования (6) в (4) и (5) пеленгационная чувствительность
алгоритм оценки пеленга
Алгоритм (8) позволяет устранить смещение оценки пеленга посредством исключения априорной неопределенности в ПЧ, но не снижает в то же время возрастающую при уменьшении ПЧ флуктуационную составляющую ошибки пеленгования. Эту ошибку можно уменьшить, повысив ПЧ за счет увеличения углового разнесения αp. Как известно, соотношение между величиной углового разнесения и шириной ДН амплитудных пеленгаторов при их проектировании выбирается вполне определенным удовлетворяющим, например, требованию компромисса между ПЧ (т. е. точностью пеленгования) и энергетикой в РСН [1, c. 82 84] Можно считать, что в диапазоне изменения условий распространения на трассе необходимо сохранение задаваемого из конкретных тактико-технических требований отношения
где требуемое в данных конкретных условиях распространения радиоволн угловое разнесение ДН-пеленгатора. Поскольку
учитывая (4) и (6) требуемое значение углового разнесения должно определяться величиной
(11)
В этом рекуррентном соотношении, описывающем процесс адаптивной перестройки углового разнесения, можно считать последующим, а αp - настоящим, существующим в момент измерения корреляции r, значениями углового разнесения.The determination of θ eff for obtaining from (5) the algorithm of an unbiased bearing estimate was possible by establishing a relationship of θ eff with the magnitude of the correlation of amplitudes (r) at the antenna outputs:
As a result, after using (6) in (4) and (5) direction-finding sensitivity
bearing estimation algorithm
Algorithm (8) makes it possible to eliminate the shift in the bearing estimate by eliminating a priori uncertainty in the IF, but it does not at the same time reduce the fluctuation component of the direction finding error that increases with decreasing IF. This error can be reduced by increasing the IF by increasing the angular separation α p . As is known, the ratio between the angular spacing and the width of the bottom beams of the amplitude direction finders during their design is selected to be quite satisfactory that satisfies, for example, the requirement of a compromise between the inverter (that is, the direction finding accuracy) and the energy in the DCS [1, p. 82 84] We can assume that in the range of changes in the propagation conditions on the highway, it is necessary to preserve the relation specified from specific tactical and technical requirements
Where the angular diversity of the DN direction finder required in these specific propagation conditions of radio waves. Because the
taking into account (4) and (6), the required value of the angular separation should be determined by
(eleven)
In this recurrence relation describing the process of adaptive adjustment of angular diversity, can be considered subsequent, and α p - real, existing at the time of measuring the correlation r, values of angular diversity.
Адаптивный радиопеленгатор (чертеж) работает следующим образом. Adaptive direction finder (drawing) works as follows.
Колебания с выходов антенный 1 усиливаются, логарифмируются, детектируются в логарифмических приемниках 2, 3 и далее вычитаются в вычитателе 20, образуя на его выходе выраженную в дБ разностную амплитуду ΔU. The oscillations from the outputs of antenna 1 are amplified, logarithmic, detected in the logarithmic receivers 2, 3 and then subtracted in the subtractor 20, forming at its output a difference amplitude ΔU expressed in dB.
Сигналы с выходов антенны поступают также на линейные приемники 4, 5, где они усиливаются, детектируются и подаются на коррелятор 6. The signals from the outputs of the antenna also arrive at line receivers 4, 5, where they are amplified, detected and fed to the correlator 6.
Образующийся на выходе коррелятора коэффициент корреляции r (здесь и далее имеется ввиду сигнал пропорциональный параметру) через логарифматор 7 поступает на умножитель 8, где перемножается с квадратом ширины ДН θ2 образующимся на выходе квадратора 11 по сигналу от датчика 14 ширины ДН q.The correlation coefficient r formed at the output of the correlator (hereinafter referred to as a signal proportional to the parameter) is fed through a logarithmator 7 to a multiplier 8, where it is multiplied with a square of the width of the beam θ 2 formed at the output of the quadrator 11 by the signal from the sensor 14 of the width of the beam q.
Значение θ2lnr образующееся на выходе умножителя 8, вводится в сумматор 9. На второй вход сумматора с коэффициентом пропорциональности равным ln2 вводится значение α
В результате на выходе сумматора образуется сумма θ2lnr+α
После выполнения деления на выходе делителя 15 появляется существующее в данный момент значение пеленгационной чувствительности μ (7), изменяющееся при изменении когерентности поля в апертуре антенны. After performing the division at the output of the divider 15, the current direction finding sensitivity value μ (7) appears, which changes when the field coherence in the antenna aperture changes.
В результате деления образованной в вычитателе 20 разностной амплитуды DU на значение чувствительности μ в делителе 18 на его выходе в соответствии с алгоритмом (8) формируется оценка пеленга индицируемая на индикаторе 17. As a result of dividing the difference amplitude DU formed in the subtractor 20 by the sensitivity value μ in the divider 18, at its output, in accordance with the algorithm (8), the bearing estimate is displayed on the indicator 17.
Для формирования сигнала адаптивной перестройки углового разнесения на один вход третьего делителя 19 с выхода первого делителя 15 подается значение ПЧ m существующее в данный момент, на другой вход делителя 19 с коэффициентом пропорциональности равным 24 с выхода устройства задержки 13 поступает существующее в данный момент значение углового разнесения ap.To generate the adaptive adjustment signal of the angular diversity, the inverter m current value is supplied to one input of the third divider 19 from the output of the first divider 15, the current angle value is received to the other input of the divider 19 with a proportionality factor equal to 24 from the output of the delay device 13 a p .
С выхода делителя 19 значение 24αp/μ вводится в вычислитель 16 квадратного корня и с коэффициентом пропорциональности ν образует на выходе 16 требуемое последующее значение углового разнесения . Это значение подается на устройство задержки 13 и на управляющий вход антенны, где осуществляется установка требуемого значения углового разнесения. Устройство задержки 13 обеспечивает задержку использования последующего значения углового разнесения в качестве существующего в данный момент разнесения αp. Величина задержки складывается из времени перестройки углового разнесения в антенне 1 и времени распространения сигналов от антенны до делителя 18, на выходе которого формируется оценка пеленга.From the output of the divider 19, the value 24α p / μ is input into the square root calculator 16 and with the proportionality coefficient ν forms at the output 16 the required subsequent value of the angular diversity . This value is supplied to the delay device 13 and to the control input of the antenna, where the required value of the angular diversity is set. Delay device 13 delays the use of subsequent angular diversity values as the currently existing diversity α p . The magnitude of the delay is the sum of the adjustment time of the angular diversity in the antenna 1 and the propagation time of the signals from the antenna to the divider 18, at the output of which a bearing estimate is formed.
Таким образом, реализация алгоритмов (7), (8) и (11) в виде адаптивного пеленгатора позволяет повысить точность пеленгования источников излучения в рассеивающих средах, во-первых, за счет преодоления априорной неопpеделенности в пеленгационной чувствительности и, во-вторых, путем повышения пеленгационной чувствительности (ее максимизации) посредством адаптивной перестройки углового разнесения диаграмм направленности. Thus, the implementation of algorithms (7), (8), and (11) in the form of an adaptive direction finder allows one to increase the accuracy of direction finding of radiation sources in scattering media, firstly, by overcoming a priori uncertainty in direction finding sensitivity and, secondly, by increasing direction-finding sensitivity (its maximization) through adaptive adjustment of the angular diversity of radiation patterns.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92002188A RU2071079C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Adaptive radio direction finder |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU92002188A RU2071079C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Adaptive radio direction finder |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU92002188A RU92002188A (en) | 1995-01-20 |
RU2071079C1 true RU2071079C1 (en) | 1996-12-27 |
Family
ID=20131019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU92002188A RU2071079C1 (en) | 1992-10-26 | 1992-10-26 | Adaptive radio direction finder |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2071079C1 (en) |
-
1992
- 1992-10-26 RU RU92002188A patent/RU2071079C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация.- М.: Радио и связь, 1984, с. 67. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Van Nee | Spread-spectrum code and carrier synchronization errors caused by multipath and interference | |
US4316191A (en) | Low angle radar processing means | |
EP0110260B1 (en) | Pulse radar apparatus | |
US4331958A (en) | Processing device for angular deviation measurement signals of a monopulse radar | |
Lightsey | Scintillation in ground-to-space and retroreflected laser beams | |
US6738563B1 (en) | Methods and apparatus for weighting radar return data | |
CN110261837B (en) | Complex target RCS calculation method based on track information | |
US3681747A (en) | Sea bottom slope measuring apparatus | |
US3947803A (en) | Direction finding system | |
US4622556A (en) | Technique for rapid determination of probability of detection in pulse doppler radars | |
RU2071079C1 (en) | Adaptive radio direction finder | |
US3210762A (en) | Method and system for locating radiant energy sources | |
CA1159934A (en) | Cancellation of group delay error by dual speed of rotation | |
RU2078348C1 (en) | Double-channel direction finder | |
RU2071080C1 (en) | Amplitude direction finder | |
RU2666555C2 (en) | One-position correlation goniometric relative-long-dimensional method for determining the coordinates of the location of radio emission sources | |
US5402130A (en) | Monopulse processor | |
US3991418A (en) | Electromagnetic wave direction finding using Doppler techniques | |
RU2074404C1 (en) | Direction finder of scanning sources | |
RU2405166C2 (en) | Method for determining location of transmitter with portable position finder | |
RU2115133C1 (en) | Direction finder | |
RU2065172C1 (en) | Amplitude-type direction finder | |
RU2212685C2 (en) | Way of single-point detection of position of thunderstorms | |
RU2115134C1 (en) | Monopulse direction finder | |
RU2674248C2 (en) | One-position correlation goniometric method for determining coordinates of location of radio emission sources |