RU2205416C1 - Procedure determining line of position of radio radiation source - Google Patents

Procedure determining line of position of radio radiation source Download PDF

Info

Publication number
RU2205416C1
RU2205416C1 RU2002100217/09A RU2002100217A RU2205416C1 RU 2205416 C1 RU2205416 C1 RU 2205416C1 RU 2002100217/09 A RU2002100217/09 A RU 2002100217/09A RU 2002100217 A RU2002100217 A RU 2002100217A RU 2205416 C1 RU2205416 C1 RU 2205416C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
iri
antennas
correlation coefficient
complex correlation
Prior art date
Application number
RU2002100217/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.В. Симонов
Original Assignee
Симонов Андрей Владимирович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Симонов Андрей Владимирович filed Critical Симонов Андрей Владимирович
Priority to RU2002100217/09A priority Critical patent/RU2205416C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2205416C1 publication Critical patent/RU2205416C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, passive direction finding systems determining lines of position of radio radiation sources and mounted on mobile platforms. SUBSTANCE: in correspondence with procedure determining line of position of radio radiation source monopulse direction finder of phase type moves along axis X of plane XY with constant speed V. Signals of radio radiation source are received by two antennas A1 and A2, spaced apart which axes are constantly directed along axis Y. Signals S1(t) and S2(t) received by antennas A1 and A2 are limited, complex coefficient of correlation F(t) between received signals is measured, time moment t0, is determined by data F(t), p-th harmonics S p 1 (t) and S p 2 (t) are extracted from limited signals S1(t) and S2(t) correspondingly, instantaneous frequency Ω(t) of complex correlation coefficient F(t) is measured as well as time moment. Complex correlation coefficient F(t) is measured for signals S p 1 (t) and S p 2 (t) and time moment t0 is measured when instantaneous frequency Ω(t) reaches its maximum value. EFFECT: elimination of ambiguity in determination of line of position of radio radiation source. 4 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в устанавливаемых на подвижных платформах пассивных пеленгационных системах определения линии положения (ЛП) источников радиоизлучения (ИРИ). The invention relates to radio engineering and can be used in passive direction finding systems mounted on mobile platforms for determining the position line (PL) of radio emission sources (IRI).

Общеизвестна задача определения ЛП ИРИ на плоскости XY [1, с.182]. Одно из решений этой задачи предполагает использование угломерных (пеленгационных) устройств для измерения направления на обнаруженный ИРИ [1, с. 182-183]. В качестве угломерных устройств могут быть использованы, в частности, пеленгаторы с моноимпульсными антенными датчиками, т.е. моноимпульсные пеленгаторы (МП) [1, с.405-413; 2]. The well-known problem of determining the LP of IRI on the XY plane [1, p.182]. One of the solutions to this problem involves the use of goniometric (direction-finding) devices for measuring the direction to the detected IRI [1, p. 182-183]. As goniometer devices, in particular, direction finders with monopulse antenna sensors, i.e. monopulse direction finders (MP) [1, p. 405-413; 2].

Для угломерных устройств ЛП ИРИ является прямая, проходящая через конкретную точку плоскости XY в направлении на ИРИ. Для МП, входящих в состав стационарных РЛС кругового обзора, такой точкой является место установки МП, которая совместно с осью антенны МП, направленной на ИРИ, определяет ЛП ИРИ. For goniometric LP devices, the IRI is a straight line passing through a specific point of the XY plane in the direction of the IRI. For MFs that are part of stationary radars of all-round visibility, such a point is the installation site of the MF, which, together with the axis of the MF antenna aimed at the IRI, determines the PL of the IRI.

Другим, в некотором смысле противоположным, является случай, когда МП установлен на платформе, осуществляющей прямолинейное движение вдоль оси Х с постоянной скоростью V, а ось антенной системы МП фиксируется постоянно в направлении оси Y, перпендикулярном траектории его движения. Сам ИРИ при этом предполагается неподвижным. Эта ситуация является характерной для радиолокаторов бокового обзора [1, с.393-399]. При работе РЛС бокового обзора в пассивном режиме ЛП ИРИ можно однозначно определить моментом t0, при котором направление прихода волны от ИРИ совпадает с направлением оси Y, т.е. вдоль оси антенной системы МП. Этот момент t0 однозначно связан с точкой траектории МП, из которой ИРИ виден под прямым углом к курсу МП (выражаясь морской терминологией, - на траверзе), а следовательно полностью определяет ЛП ИРИ.Another, in a sense, the opposite, is the case when the MP is mounted on a platform that performs linear motion along the X axis with a constant speed V, and the axis of the MP antenna system is fixed constantly in the direction of the Y axis, perpendicular to the trajectory of its movement. The IRI itself is supposed to be motionless. This situation is typical for side-scan radars [1, p. 393-399]. When the side-scan radar is operating in the passive mode, the IRI can be uniquely determined by the moment t 0 , at which the direction of arrival of the wave from the IRI coincides with the direction of the Y axis, i.e. along the axis of the MP antenna system. This moment t 0 is uniquely associated with the point of the trajectory of the MP, from which the IRI is visible at right angles to the course of the MP (in marine terminology, on the beam), and therefore completely determines the LP of the IRI.

Недостаток аналогов, независимо от способа (круговой или боковой) обзора пространства, состоит в низкой точности определения ЛП ИРИ при существующих ограничениях на конструктивные размеры антенных датчиков МП. Поясним сказанное на примере МП, в котором используется моноимпульсный антенный датчик фазового типа [2, с.67-68], состоящий из двух разнесенных на расстояние L (база) вдоль оси Х антенн A1 и А2, оси которых ориентированы в направлении оси Y. В МП этого типа расположение ИРИ вдоль оси МП означает равноудаленность ИРИ от центров антенн A1 и А2, а отклонение ИРИ от оси МП определяется путем измерения текущих значений коэффициента корреляции между сигналами S1(t) и S2(t), принимаемыми антеннами A1 и А2 соответственно.The disadvantage of analogues, regardless of the way (circular or lateral) of the review of space, is the low accuracy of determining the LP of IRI under the existing restrictions on the design dimensions of antenna sensors MP. Let us explain what has been said on the example of an MP, in which a phase-type monopulse antenna sensor is used [2, pp. 67-68], consisting of two antennas spaced apart along the X axis of antennas A 1 and A 2 , whose axes are oriented in the direction of the axis Y. In a magnetic field of this type, the arrangement of the IRI along the axis of the magnetic field means that the IRI is equidistant from the centers of the antennas A 1 and A 2 , and the deviation of the IRI from the axis of the MP is determined by measuring the current values of the correlation coefficient between signals S 1 (t) and S 2 (t), received antennas A 1 and A 2, respectively.

Известно, что чувствительность МП к изменению угла прихода радиоволн от ИРИ пропорциональна нормированной базе L/λ между антеннами, где λ - длина волны ИРИ. Это объясняет стремление к увеличению точности пеленгации путем увеличения L (при заданном λ). Вместе с тем, для выполнения другого фундаментального требования - однозначности измерения пеленга на ИРИ, - рост L должен сопровождаться увеличением диаметра антенн А1 и А2, который не должен быть меньше расстояния L между ними. Когда возможности создания таких антенн ограничены, противоречие между требованиями высокой точности и однозначности измерения пеленга не может быть устранено в рамках традиционных методов обработки.It is known that the sensitivity of the magnetic field to changes in the angle of arrival of radio waves from the IRI is proportional to the normalized base L / λ between the antennas, where λ is the wavelength of the IRI. This explains the desire to increase the direction finding accuracy by increasing L (for a given λ). At the same time, in order to fulfill another fundamental requirement — the unambiguity of measuring the bearing on the IRI — an increase in L should be accompanied by an increase in the diameter of the antennas A 1 and A 2 , which should not be less than the distance L between them. When the possibilities of creating such antennas are limited, the contradiction between the requirements of high accuracy and unambiguity of bearing measurement cannot be eliminated within the framework of traditional processing methods.

Острота этого противоречия частично может быть сглажена в способе-прототипе, который предполагает боковой обзор пространства. Для предложенного способа пассивные РЛС бокового обзора с моноимпульсным антенным датчиком фазового типа являются базовыми радиотехническими системами, а соответствующий комплекс операций, производимых в МП над принимаемым сигналом ИРИ для пеленгации и определения ЛП ИРИ, представляет собой способ-прототип. При этом будем предполагать, что в МП прототипа измеряются два коэффициента корреляции - реальный F* и мнимый F**, которые совместно образуют так называемый комплексный коэффициент корреляции МП: F=F*+jF**. Его реальная составляющая F* получается при наличии фазовращателя на π/2 в канале обработки сигнала S1(t), а мнимая F** - при его отсутствии [2, с.250].The severity of this contradiction can be partially smoothed out in the prototype method, which involves a side view of the space. For the proposed method, passive side-view radars with a monopulse phase-type antenna sensor are the basic radio engineering systems, and the corresponding set of operations performed in the MP over the received IRI signal for direction finding and determination of the IRI signal is a prototype method. In this case, we will assume that in the prototype MP two correlation coefficients are measured - real F * and imaginary F **, which together form the so-called complex MP correlation coefficient: F = F * + jF **. Its real component F * is obtained in the presence of a phase shifter at π / 2 in the signal processing channel S 1 (t), and the imaginary F ** - in the absence of it [2, p.250].

Недостаток прототипа состоит в неоднозначности определения линии положения ИРИ в случае, когда расстояние между антеннами МП фазового типа значительно превышает диаметр каждой из антенн. The disadvantage of the prototype is the ambiguity of determining the line of position of the IRI in the case when the distance between the antennas of the phase-type MP significantly exceeds the diameter of each of the antennas.

Цель изобретения - устранение неоднозначности определения линии положения ИРИ. The purpose of the invention is the elimination of the ambiguity of determining the line of position of the IRI.

Для этого в способе-прототипе, в котором осуществляется:
- перемещение МП фазового типа вдоль оси Х плоскости XY с постоянной скоростью V;
- прием сигналов ИРИ на две разнесенные вдоль оси Х антенны A1 и А2, оси которых направлены постоянно вдоль оси Y;
- ограничение принятых антеннами А1 и А2 сигналов S1(t) и S2(1);
- измерение текущих значений F(t) комплексного коэффициента корреляции F между принятыми сигналами;
- определение по текущим значениям комплексного коэффициента корреляции F(t) момента времени t0, при котором ИРИ равноудален от антенн A1 и А2, и который однозначно характеризует ЛП ИРИ, дополнительно осуществляется:
- выделение из ограниченных сигналов S1(t) и S2(t) "p"-x гармоник S1р(t) и S2р(t) соответственно;
- измерение мгновенной частоты Ω(t) комплексного коэффициента корреляции F(t);
- измерение момента времени, когда мгновенная частота Ω(t) достигает своего максимального значения Ωmax, причем:
- измерение коплексного коэффициента корреляции F(t) производится для сигналов S1p(t) и S2p(t);
- a t0 определяется как момент достижения мгновенной частотой Ω(t) своего максимального значения Ωmax
На фиг. 1 изображено геометрическое расположение ИРИ и МП, а также фаза Ф(х), мгновенная частота Ω(х), выходной сигнал СК компаратора 20 и синхроимпульс СИ как функции пространственной координаты х=Vt.
To do this, in the prototype method, which is carried out:
- moving phase-type magnetic field along the X axis of the XY plane with a constant speed V;
- reception of IRI signals to two antennas A 1 and A 2 spaced apart along the X axis, the axes of which are directed constantly along the Y axis;
- restriction of the received signals S 1 (t) and S 2 (1) received by the antennas A 1 and A 2 ;
- measurement of current values F (t) of the complex correlation coefficient F between the received signals;
- determination by current values of the complex correlation coefficient F (t) of time t 0 at which the IRI is equidistant from the antennas A 1 and A 2 , and which uniquely characterizes the LP of the IRI, is additionally carried out:
- selection of the limited signals S 1 (t) and S 2 (t) "p" -x harmonics S 1 p (t) and S 2 p (t), respectively;
- measurement of the instantaneous frequency Ω (t) of the complex correlation coefficient F (t);
- measuring the point in time when the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value Ω max , and:
- measurement of the coplex correlation coefficient F (t) is performed for signals S 1 p (t) and S 2 p (t);
- at 0 is defined as the moment when the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value Ω max
In FIG. 1 shows the geometric arrangement of the IRI and MP, as well as the phase Φ (x), instantaneous frequency Ω (x), the output signal of the comparator 20 and the sync pulse SI as a function of the spatial coordinate x = Vt.

На фиг.2 дано увеличенное изображение антенного датчика МП фазового типа и фазового фронта сигнала ИРИ в окрестности антенны МП. Figure 2 is an enlarged image of a phase-type MP antenna sensor and a phase front of the IRI signal in the vicinity of the MP antenna.

На фиг.3 изображена схема МП фазового типа, формирующая реальную F*(t) и мнимую F*(t) составляющие комплексного коэффициента корреляции F(t). Здесь обозначено: 1, 2 - смеситель; 3, 4 - УПЧ; 5, 6 - усилитель-ограничитель с полосовым фильтром, настроенным на центральную частоту, равную рω; 7 - гетеродин; 8 фазовращатель на π/2; 9, 10 - фазовый детектор. Схема фиг.3 отличается от типовой наличием элементов 5, 6. Figure 3 shows a phase-type magnetic field diagram that forms the real F * (t) and imaginary F * (t) components of the complex correlation coefficient F (t). It is indicated here: 1, 2 - mixer; 3, 4 - UPCH; 5, 6 - amplifier-limiter with a band-pass filter tuned to a center frequency equal to ω; 7 - local oscillator; 8 phase shifter on π / 2; 9, 10 - phase detector. The scheme of figure 3 differs from the typical one by the presence of elements 5, 6.

На фиг. 4 изображена возможная схемная реализация измерителя мгновенной частоты Ω(t) и момента t0 достижения мгновенной частотой Ω(t) своего максимального значения. Здесь обозначено: 11, 12 - перемножители; 13 - генератор гармонического колебания; 14 - сумматор, 15 - частотный детектор; 16 - аналого-цифровой преобразователь (АЦП); 17 - блок выбора максимума (БВМ); 18 - блок регистрации времени (БРВ); 19 - генератор тактовых импульсов (ГТИ); 20 - компаратор; 21 - дифференцирующая цепочка, 22 - счетчик реального времени.In FIG. 4 shows a possible circuit implementation of the instantaneous frequency meter Ω (t) and moment t 0 when the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value. It is indicated here: 11, 12 - multipliers; 13 - harmonic oscillation generator; 14 - adder, 15 - frequency detector; 16 - analog-to-digital Converter (ADC); 17 - block selection of the maximum (BVM); 18 - time recording unit (BRV); 19 - clock pulse generator (GTI); 20 - a comparator; 21 - differentiating chain, 22 - real-time counter.

Рассмотрим преобразования, производимые над сигналами ИРИ согласно предлагаемому способу. Пусть ИРИ располагается в точке плоскости с координатами: х= 0, у=R и излучает непрерывный гармонический сигнал. Фазовый фронт этого сигнала имеет вид окружности с центром в точке (0, R), а фазовое распределение имеет вид:
φ(x,y)=(2π/λ)[x2+(y-R)2]-0,5 (1)
Временно предположим, что МП неподвижен и расположен в пункте наблюдения с координатами (х, 0), т.е. в точке (х, 0) находится центр базы МП фазового типа. Тогда принимаемые антеннами A1 и A2 сигналы S1(t) и S2(t) отличаются по фазе, которая зависит от координаты "х" пункта наблюдения. При условии, что база L не является слишком большой, так что волну можно считать плоской, разность Ф(х) между фазой сигнала S2(t) и сигнала S1(t) можно рассчитать по формуле
Ф(x) = L∂φ/∂x, (2)
которая после подстановки в нее выражения (1) дает
Ф(х)=(2π/λ)L(x/R)[1+(x/R)2)0,5. (3)
Зависимость Ф(х) изображена на фиг.1. В выражение (3) не вошел такой параметр как размер самих антенн ввиду того, что в исходных предположениях антенны имеют слабую направленность, позволяющую выделить лишь одну полуплоскость (Y≥0), т.е. обнаружить ИРИ лишь с одного (левого или правого) борта носителя МП.
Consider the transformations performed on the signals of the IRI according to the proposed method. Let the IRI be located at a point on the plane with coordinates: x = 0, y = R and emit a continuous harmonic signal. The phase front of this signal has the form of a circle centered at the point (0, R), and the phase distribution has the form:
φ (x, y) = (2π / λ) [x 2 + (yR) 2 ] -0.5 (1)
Let us temporarily assume that the MP is motionless and located at the observation point with coordinates (x, 0), i.e. at the point (x, 0) is the center of the phase-type MP base. Then the received signals S 1 (t) and S 2 (t) received by the antennas A 1 and A 2 differ in phase, which depends on the coordinate "x" of the observation point. Provided that the base L is not too large, so that the wave can be considered flat, the difference Φ (x) between the phase of the signal S 2 (t) and signal S 1 (t) can be calculated by the formula
Ф (x) = L∂φ / ∂x, (2)
which, after substituting into it the expressions (1) gives
Ф (х) = (2π / λ) L (x / R) [1+ (x / R) 2 ) 0.5 . (3)
The dependence f (x) is depicted in figure 1. Expression (3) did not include such a parameter as the size of the antennas themselves due to the fact that, under the initial assumptions, the antennas have a weak directivity, which makes it possible to select only one half-plane (Y≥0), i.e. detect IRI from only one (left or right) side of the MP carrier.

После ограничения сигналов S1(t) и S2(t) в элементах 5, 6 с выделением с помощью полосовых фильтров их "р"-х гармоник S1p(t) и S2p(t) разность их фаз (3) также увеличивается в "р" раз. Реальная F*(x) и мнимая F**(x) составляющие комплексного коэффициента корреляции F(x), рассматриваемые как функции пространственной переменной "х", выделяются на выходах фазовых детекторов 10,9 соответственно и выражаются через разность фаз рФ(х) их входных сигналов S1p(t) и S2p(t):
F*(x) =Cos[pФ(x)]; F**(x) = Sin[pФ(x)]. (4)
Ранее введенное предположение о неподвижности МП можно снять, если формулы (3), (4) остаются справедливыми после замены в них пространственной переменной "х" на произведение x=Vt. Это имеет место во многих практических ситуациях, т. к. интервал времени, в течение которого рассматриваемая как функция времени t разность фаз РФ(t) изменяется на величину π/2, значительно превышает интервал времени, в течение которого производится измерение разности фаз рФ(t).
After limiting the signals S 1 (t) and S 2 (t) in elements 5, 6 with the allocation of their "p" -th harmonics S 1 p (t) and S 2 p (t) using the band-pass filters, their phase difference (3 ) also increases by "p" times. The real F * (x) and imaginary F ** (x) components of the complex correlation coefficient F (x), considered as functions of the spatial variable "x", are distinguished at the outputs of the phase detectors 10.9, respectively, and are expressed in terms of the phase difference pF (x) their input signals S 1 p (t) and S 2 p (t):
F * (x) = Cos [pF (x)]; F ** (x) = Sin [pF (x)]. (4)
The previously introduced assumption about the immobility of a magnetic field can be removed if formulas (3), (4) remain valid after replacing the spatial variable "x" in them with the product x = Vt. This takes place in many practical situations, since the time interval during which the phase difference of the RF (t) is considered as a function of time t changes by π / 2, significantly exceeds the time interval during which the phase difference rF is measured ( t).

Поэтому в дальнейшем для перемещающегося МП мы будем продолжать пользоваться выражением (4) для реальной F*(x) и мнимой F**(x) составляющих комплексного коэффициента корреляции F(x), считая в них переменную "х" равной произведению x=Vt. В дальнейшем, когда комплексный коэффициент корреляции F, его реальная F* и мнимая F** составляющие будут рассматривать не как функции пространственной переменной "х", а как функции времени t, для них используются обозначения F(t), F*(t) и F**(t) соответственно. Therefore, in the future, for a moving MP, we will continue to use expression (4) for the real F * (x) and imaginary F ** (x) components of the complex correlation coefficient F (x), assuming that the variable "x" in them is equal to the product x = Vt . Further, when the complex correlation coefficient F, its real F * and imaginary F ** components will be considered not as functions of the spatial variable "x", but as functions of time t, the notation F (t), F * (t) is used for them and F ** (t), respectively.

Мгновенная частота Ω(x) комплексного коэффициента корреляции F(x) получается путем дифференцирования рФ(х) по времени с учетом равенства x=Vt:
Ω(x)=(2π/λ)(pLV/R)[1+(x/R)2]-1,5 (5)
и эта зависимость изображена на фиг.1.
The instantaneous frequency Ω (x) of the complex correlation coefficient F (x) is obtained by differentiating pF (x) with respect to time, taking into account the equality x = Vt:
Ω (x) = (2π / λ) (pLV / R) [1+ (x / R) 2 ] -1.5 (5)
and this dependence is depicted in figure 1.

Гармоническая модель сигнала ИРИ является, очевидно, идеализацией реальных сигналов ИРИ. Для более общей модели сигнала ИРИ в виде непрерывного фазоманипулированного сигнала в выходных сигналах F*(t) и F**(t) фазовых детекторов 10, 9, рассматриваемых как функции времени t, на фоне регулярного закона изменения от времени вида (4) могут наблюдаться выбросы импульсного характера (разной полярности). Однако, если длительность элементарных посылок фазоманипулированного сигнала значительно превышает время распространения радиоволн вдоль базы L, то, выбирая постоянную времени сглаживающего фильтра на выходе фазовых детекторов 10, 9 соизмеримой с длительностью элементарных посылок, указанные выбросы в выходных сигналах F*(t), F**(t) будут устранены. The harmonic model of the IRI signal is obviously an idealization of real IRI signals. For a more general model of the IRI signal in the form of a continuous phase-shifted signal in the output signals F * (t) and F ** (t) of phase detectors 10, 9, considered as functions of time t, against the background of a regular law of change in time of the form (4) can pulsed emissions (of different polarity) are observed. However, if the duration of the chips of the phase-shifted signal significantly exceeds the propagation time of the radio waves along the base L, then, choosing the time constant of the smoothing filter at the output of the phase detectors 10, 9 is commensurate with the duration of the chips, the indicated emissions in the output signals F * (t), F * * (t) will be eliminated.

Наблюдая за изменением мгновенной частоты Ω(x) и рассматривая ее как функцию Ω(t) времени t, можно определить момент t0, при котором она достигает своего максимального значения Ωmax. Именно в этот момент ИРИ находится на траверзе МП, т.е. равноудален от антенн A1 и А2. Это можно сделать автоматически с помощью устройства фиг.4. В нем из двух квадратурных составляющих комплексного коэффициента корреляции F(t)=F*(t)+jF**(t) с помощью генератора 13 частоты ω, перемножителей 11, 12 и сумматора 14 формируется высокочастотный сигнал S(t), модулируемый по фазе pФ(t):
S(t)=F*(t)Sinωt+F**(t)Cosωt=Sin[ωt+pФ(t)] (6)
Мгновенная частота Ω(t) этого сигнала выделяется частотным детектором 15, построенным, например, на расстроенных контурах, причем один из них настроен на частоту ω, а другой - на частоту ω+Ωmax, где Ωmax- максимальное частота комплексного коэффициента корреляции F(t). Выходной сигнал частотного детектора 15 повторяет форму зависимости Ω(x) фиг.1. Момент t0 достижения им максимального значения определяется с помощью элементов 16-22 схемы фиг.4.
Observing the change in the instantaneous frequency Ω (x) and considering it as a function of Ω (t) of time t, we can determine the moment t 0 at which it reaches its maximum value Ω max . It is at this moment that the IRI is on the MP traverse, i.e. equidistant from antennas A 1 and A 2 . This can be done automatically using the device of figure 4. In it, from the two quadrature components of the complex correlation coefficient F (t) = F * (t) + jF ** (t) using a frequency generator 13 ω, multipliers 11, 12 and adder 14, a high-frequency signal S (t) is generated, modulated by phase pF (t):
S (t) = F * (t) Sinωt + F ** (t) Cosωt = Sin [ωt + pФ (t)] (6)
The instantaneous frequency Ω (t) of this signal is emitted by a frequency detector 15, built, for example, on detuned circuits, one of which is tuned to the frequency ω, and the other to the frequency ω + Ω max , where Ω max is the maximum frequency of the complex correlation coefficient F (t). The output signal of the frequency detector 15 repeats the shape of the dependence Ω (x) of FIG. 1. Moment t 0 when it reaches its maximum value is determined using elements 16-22 of the circuit of FIG. 4.

Работа части устройства фиг.4, включающей элементы 16, 17, 18 и 19, подробно описана в [3] и по существу сводится к измерению времени задержки τ выходного сигнала частотного детектора 15 (точнее, его максимального значения) относительно вспомогательного синхроимпульса СИ, подаваемого на управляющие входы блоков 17 и 18 перед появлением этого максимального значения. С помощью СИ производится обнуление входящих в блоки 17, 18 регистров и счетчика времени задержки τ. Момент t* возникновения СИ можно зафиксировать, используя счетчик абсолютного времени 22, и тогда абсолютное время t0 достижения мгновенной частотой Ω(t) своего максимального значения определяется как
t0=t*+τ. (7)
Таким образом, пара величин τ и t* полностью определяют момент t0, когда ИРИ находится на равных расстояниях от антенн МП.
The operation of the part of the device of FIG. 4, including elements 16, 17, 18 and 19, is described in detail in [3] and essentially reduces to measuring the delay time τ of the output signal of the frequency detector 15 (more precisely, its maximum value) relative to the auxiliary SI clock pulse supplied to the control inputs of blocks 17 and 18 before the appearance of this maximum value. Using SI, the registers 17 and 18 and the delay time counter τ are reset to zero. The moment t * of occurrence of SI can be fixed using the absolute time counter 22, and then the absolute time t 0 of reaching the maximum frequency Ω (t) of its maximum value is defined as
t 0 = t * + τ. (7)
Thus, a pair of quantities τ and t * completely determine the moment t 0 when the IRI is at equal distances from the antennas of the MP.

Сам синхроимпульс СИ целесообразно формировать в момент t*, близкий к моменту t0 (но не позже его), чтобы уменьшить требования к объему (разрядности) входящего в БРВ 18 счетчика времени задержки τ. Это производится частью схемы фиг.4, включающей элементы 20 и 21. Выходной сигнал частотного детектора 15, пропорциональный Ω(t), подается на сигнальный вход компаратора 20, на опорный вход которого поступает опорное напряжение, выбираемое, например, на уровне 0,35 от максимального значения Ωmax. На выходе компаратора 20 формируется сигнал СК постоянной амплитуды фиг.1, на всем протяжении которого частота Ω(t) превышает пороговую величину 0,35Ωmax. Синхроимпульс СИ формируется на выходе дифференцирующей цепочки 21 и совпадает по времени с передним фронтом выходного сигнала СК компаратора 20.It is advisable to generate the SI clock pulse at time t * close to time t 0 (but no later than it) in order to reduce the requirements on the volume (capacity) of the delay time counter τ included in the BRV 18. This is done by part of the circuit of Fig. 4, including elements 20 and 21. The output signal of the frequency detector 15, proportional to Ω (t), is supplied to the signal input of the comparator 20, to the reference input of which the reference voltage is selected, for example, at the level of 0.35 from the maximum value of Ω max . At the output of the comparator 20, a constant-amplitude signal SC of FIG. 1 is generated, over which the frequency Ω (t) exceeds a threshold value of 0.35Ω max . The sync pulse SI is formed at the output of the differentiating chain 21 and coincides in time with the leading edge of the output signal of the SC comparator 20.

Процедура измерения τ заканчивается после заполнения счетчика времени задержки τ в блоке БРВ 18. Предполагается, что объем этого счетчика заполняется приблизительно к концу интервала наблюдения ИРИ. The measurement procedure τ ends after filling in the delay time counter τ in the BRV block 18. It is assumed that the volume of this counter is filled by the end of the IRI observation interval.

Поясним сказанное конкретным примером, когда МП размещен на автомобиле и производит разведку ИРИ в городских условиях. Выберем следующие значениях радиотехнических и дальностно-скоростных параметров: р=5-7, L/λ=30-100; V=20 м/с, R=40 м. Максимальное значение частоты при этом составляет: (1/2π)Ωmax = 75-350 Гц. Линейный интервал наблюдения ИРИ выберем равным дальности до ИРИ: х=±R. Значение мгновенной частоты Ω(x) при x/R=1, соответствующее согласно (5) уровню 0,35Ωmax, лежит в интервале: (1/2π)Ω)(=26-125 Гц. Таким образом, в течение времени наблюдения ИРИ, равном 2R/V=4 с, вариация мгновенной частоты Ω(t) составляет либо 26-75 Гц (р=5, L/λ=30), либо 125-350 Гц (р=7, L/λ=100).Let us explain what has been said with a concrete example, when the MP is placed on a car and carries out reconnaissance of Iran in urban conditions. We choose the following values of radio engineering and long-range speed parameters: p = 5-7, L / λ = 30-100; V = 20 m / s, R = 40 m. The maximum value of the frequency in this case is: (1 / 2π) Ω max = 75-350 Hz. The linear observation interval of the IRI is chosen equal to the range to the IRI: x = ± R. The value of the instantaneous frequency Ω (x) at x / R = 1, corresponding, according to (5), to the level of 0.35Ω max , lies in the interval: (1 / 2π) Ω) (= 26-125 Hz. Thus, during the observation time IRI equal to 2R / V = 4 s, the instantaneous frequency variation Ω (t) is either 26-75 Hz (p = 5, L / λ = 30), or 125-350 Hz (p = 7, L / λ = 100 )

По найденному значению t0 ЛП определяется в относительной (движущейся) системе координат, связанной с МП. При наличии службы единого (абсолютного) времени и навигационной системы, обеспечивающих "привязку" движущейся платформы МП к местности, можно определить ЛП также и в абсолютной (земной) системе координат.According to the found value of t 0 LP is determined in the relative (moving) coordinate system associated with the MP. In the presence of a single (absolute) time service and a navigation system that ensure the "linking" of the moving MP platform to the terrain, it is possible to determine the LP also in the absolute (earth) coordinate system.

Заметим, что задача определения ЛП ИРИ часто оказывается вспомогательной при решении более общей задачи идентификации объекта, на котором установлен ИРИ. Покажем, как она может быть решена без привязки к абсолютной системе координат. Во-первых, вариации мгновенной частоты Ω(t) могут быть зафиксированы в реальном масштабе времени человеком-оператором "на слух" без использования дополнительных устройств фиг.4, для чего достаточно "озвучить" временную зависимость комплексного коэффициента корреляции F(t) путем подключения выхода одного из фазовых детекторов 9, 10 к наушникам оператора. Note that the task of determining the IRI LP is often auxiliary in solving the more general problem of identifying the object on which the IRI is installed. We show how it can be solved without reference to the absolute coordinate system. Firstly, the instantaneous frequency variations Ω (t) can be recorded in real time by a human operator “by ear” without using additional devices of figure 4, for which it is enough to “voice” the time dependence of the complex correlation coefficient F (t) by connecting the output of one of the phase detectors 9, 10 to the headphone operator.

Если к тому же на мобильной платформе МП имеется возможность установить оптический прибор для наблюдения за местностью, ось которого направлена вдоль оси Y, то оператор может осуществить грубую "привязку" момента прохождения мгновенной частотой Ω(t) своего максимального значения к конкретному объекту на местности (автомобилю, зданию, окну дома и т.д.) и идентифицировать таким образом пункт установки или носитель ИРИ. If, on the other hand, it is possible to install an optical device for monitoring the terrain on the MP mobile platform, the axis of which is directed along the Y axis, then the operator can make a rough “snap” of the instant of passing its maximum value Ω (t) to a specific object on the ground ( car, building, window of the house, etc.) and thus identify the installation point or carrier of IRI.

Во-вторых, процедуру идентификации места расположения ИРИ можно осуществить более точно в стационарных условиях после проведения обзора пространства, для чего на платформе МП должна быть установлена видеокамера, фиксирующая, помимо изображения местности вдоль оси Y, также абсолютное время t* от счетчика 22. Имея набор данных, получаемых устройством фиг.4, состоящий из различных пар значений {t*, τ} разведанных ИРИ, можно идентифицировать объекты-носители ИРИ при просмотре видеозаписи, осуществляя "привязку" этих данных к изображению объектов на местности. Secondly, the procedure for identifying the location of the IRI can be carried out more accurately in stationary conditions after conducting a space survey, for which a video camera should be installed on the MP platform, recording, in addition to the image of the terrain along the Y axis, also the absolute time t * from the counter 22. Having the data set obtained by the device of figure 4, consisting of different pairs of values {t *, τ} of the explored IRI, you can identify the carrier objects of the IRI when watching a video, by "linking" these data to the image of objects on the ground.

В заключение отметим роль априорной информации о дальности R до ИРИ. Техническая реализация предложенного способа (фиг.4) оказалась достаточно простой именно потому, что дальность до ИРИ предполагалась приблизительно известной (с точностью = 30-50%), т.к. сведения об R использовались в частотном детекторе 15, компараторе 20, а также при выборе объема (разрядности) входящего в БРВ 18 счетчика времени задержки τ. In conclusion, we note the role of a priori information on the range of R to Iran. The technical implementation of the proposed method (figure 4) turned out to be quite simple precisely because the range to the IRI was assumed to be approximately known (with an accuracy of 30-50%), because information about R was used in the frequency detector 15, comparator 20, and also when choosing the volume (bit capacity) of the delay time counter τ included in the BRV 18.

Вместе с тем, в рассмотренной ситуации - разведка ИРИ в городских условиях, - такая оценка дальности R может быть легко получена, т.к. потенциально возможные места установки разведуемых ИРИ - расположенные вдоль улиц здания, автомобили и т.д. - легко наблюдаются визуально и дальность до них может быть измерена с помощью вспомогательных устройств - либо пассивной оптической системой, либо активной радиолокационной системой. Учитывая, что на достаточно больших интервалах пути, сравнимых с протяженностью улиц, расстояние R остается приблизительно постоянным, обновление данных об R в устройстве обработки должно осуществляться достаточно редко. At the same time, in the considered situation — intelligence of the IRI in urban conditions — such an estimate of the range of R can be easily obtained, since Potential installation sites for reconnaissance Iran - buildings, cars, etc. located along the streets - are easily observed visually and the distance to them can be measured using auxiliary devices - either a passive optical system or an active radar system. Given that at sufficiently large intervals of the path, comparable with the length of the streets, the distance R remains approximately constant, updating data on R in the processing device should be carried out quite rarely.

Расшифровка использованных буквенных обозначений:
V - скорость платформы, на которой установлен МП;
L - расстояние (база) между антеннами A1 и А2 моноимпульсного пеленгатора фазового типа;
S1(t) и S2(t) - сигналы, принимаемыми антеннами A1 и А2 соответственно;
S1p(t) и S2p(t) - "р"-е гармоники сигналов S1(t) и S2(t) соответственно после ограничения сигналов S1(t) и S2(t);
S(t) - высокочастотный сигнал, формируемый на выходе сумматора 14 измерителя фиг.4;
F - комплексный коэффициент корреляции между сигналами S1p(t) и S2p(t);
F* - реальная составляющая комплексного коэффициента корреляции F;
F** - мнимая составляющая комплексного коэффициента корреляции F;
F(t) - комплексный коэффициент корреляции между сигналами S1p(t) и S2p(t), рассматриваемый как функция времени t;
F(x)- комплексный коэффициент корреляции между сигналами S1p(t) и S2p(t), рассматриваемый как функция координаты х;
F*(t) - реальная составляющая комплексного коэффициента корреляции между сигналами S1p(t) и S2p(t), рассматриваемая как функция времени t;
то же - выходной сигнал фазового детектора 10;
F**(t) - мнимая составляющая комплексного коэффициента корреляции между сигналами S1p(t) и S2p(t), рассматриваемая как функция времени t;
то же - выходной сигнал фазового детектора 9;
F*(x) - реальная составляющая комплексного коэффициента корреляции F(x);
F**(x) - мнимая составляющая комплексного коэффициента корреляции F(x);
Ω - мгновенная частота комплексного коэффициента корреляции F;
Ω(t) - мгновенная частота комплексного коэффициента корреляции F(t), рассматриваемая как функция времени t. Это же - выходной сигнал частотного детектора 15;
Ω(x) - мгновенная частота комплексного коэффициента корреляции F(x), рассматриваемая как функция координаты х;
Ωmax- максимальное значение мгновенной частоты Ω(t);
Ф(t) - разность фаз сигналов S1(t) и S2(t), рассматриваемая как функция времени t;
Ф(х) - разность фаз сигналов S1(t) и S2(t), рассматриваемая как функция координаты х;
pФ(t) - фаза сигнала S(t), рассматриваемая как функция времени t;
рФ(х) - фаза сигнала S(t), рассматриваемая как функция координаты х;
λ - длина волны ИРИ;
R - расстояние, отсчитываемое от МП в направлении, перпендикулярном траектории МП и совпадающим с осью МП. По другому: это расстояние между двумя прямыми, одна из которых есть траектория МП, а другая - представляет собой множество точек, в каждой из которых может располагаться ИРИ;
φ (х, у) - фазовое распределение сигнала ИРИ на плоскости XY;
t - абсолютное время;
t0 - момент времени, при котором ИРИ равноудален от антенн A1 и А2 и при котором мгновенная частота Ω(t) достигает своего максимального значения Ωmax;
t* - момент возникновения СИ;
τ - время между моментом достижения выходным сигналом Ω(t) частотного детектора 15 своего максимального значения Ωmax и моментом возникновения t* синхроимпульса СИ;
∂/∂x - операция взятия частной производной по переменной "х";
х - пространственная координата.
Decoding of used lettering:
V is the speed of the platform on which the MP is installed;
L is the distance (base) between the antennas A 1 and A 2 of the monopulse direction finder of the phase type;
S 1 (t) and S 2 (t) are the signals received by the antennas A 1 and A 2, respectively;
S 1 p (t) and S 2 p (t) are the "p" -th harmonics of the signals S 1 (t) and S 2 (t), respectively, after limiting the signals S 1 (t) and S 2 (t);
S (t) is a high-frequency signal generated at the output of the adder 14 of the meter of figure 4;
F is the complex correlation coefficient between the signals S 1 p (t) and S 2 p (t);
F * is the real component of the complex correlation coefficient F;
F ** is the imaginary component of the complex correlation coefficient F;
F (t) is the complex correlation coefficient between the signals S 1 p (t) and S 2 p (t), considered as a function of time t;
F (x) is the complex correlation coefficient between the signals S 1 p (t) and S 2 p (t), considered as a function of the x coordinate;
F * (t) is the real component of the complex correlation coefficient between the signals S 1 p (t) and S 2 p (t), considered as a function of time t;
the same is the output signal of the phase detector 10;
F ** (t) is the imaginary component of the complex correlation coefficient between the signals S 1 p (t) and S 2 p (t), considered as a function of time t;
the same is the output signal of the phase detector 9;
F * (x) is the real component of the complex correlation coefficient F (x);
F ** (x) is the imaginary component of the complex correlation coefficient F (x);
Ω is the instantaneous frequency of the complex correlation coefficient F;
Ω (t) is the instantaneous frequency of the complex correlation coefficient F (t), considered as a function of time t. This is the output signal of the frequency detector 15;
Ω (x) is the instantaneous frequency of the complex correlation coefficient F (x), considered as a function of the x coordinate;
Ω max is the maximum value of the instantaneous frequency Ω (t);
Ф (t) is the phase difference of the signals S 1 (t) and S 2 (t), considered as a function of time t;
Ф (х) is the phase difference of the signals S 1 (t) and S 2 (t), considered as a function of the x coordinate;
pФ (t) is the phase of the signal S (t), considered as a function of time t;
pF (x) is the phase of the signal S (t), considered as a function of the x coordinate;
λ is the wavelength of the IRI;
R is the distance measured from the MP in the direction perpendicular to the trajectory of the MP and coinciding with the axis of the MP. In another way: this is the distance between two lines, one of which is the trajectory of the MP, and the other is a set of points, in each of which the IRI can be located;
φ (x, y) is the phase distribution of the IRI signal on the XY plane;
t is the absolute time;
t 0 - the point in time at which the IRI is equidistant from the antennas A 1 and A 2 and at which the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value Ω max ;
t * is the moment of occurrence of SI;
τ is the time between the moment the output signal Ω (t) reaches the frequency detector 15 of its maximum value Ω max and the time t * of the SI clock pulse occurs;
∂ / ∂x - operation of taking the partial derivative with respect to the variable "x";
x is the spatial coordinate.

Источники информации
1. Ю. П. Гришин и др. Радиотехнические системы / Под ред. Ю.М. Казаринова. - М., 1990.
Sources of information
1. Yu. P. Grishin et al. Radio engineering systems / Ed. Yu.M. Kazarinova. - M., 1990.

2. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М., 1984. 2. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M., 1984.

3. Авт. свид. 1824596, G 01 R 29/02 (Измеритель задержки импульса). 3. Auth. testimonial. 1824596, G 01 R 29/02 (Pulse delay meter).

Claims (1)

Способ определения линии положения источника радиоизлучения, в котором осуществляется перемещение моноимпульсного пеленгатора фазового типа вдоль оси Х плоскости XY с постоянной скоростью V, прием сигналов источника радиоизлучения на две разнесенные вдоль оси Х антенны A1 и А2, оси которых направлены постоянно вдоль оси Y, ограничение принятых антеннами A1 и А2 сигналов S1(t) и S2(t), измерение комплексного коэффициента корреляции F(t) между принятыми сигналами, определение по данным F(t) момента времени t0, при котором источник радиоизлучения равно удален от антенн А1 и А2 и который однозначно характеризует линию положения источника радиоизлучения, отличающийся тем, что дополнительно осуществляется выделение из ограниченных сигналов S1(t) и S2(t) "p"-x гармоник S1p(t) и S2p(t) соответственно, измерение мгновенной частоты Ω(t) комплексного коэффициента корреляции F(t), измерение момента времени, когда мгновенная частота Ω(t) достигает своего максимального значения, причем измерение комплексного коэффициента корреляции F(t) производится для сигналов S1p(t) и S2p(t), а t0 определяется как момент достижения мгновенной частотой Ω(t) своего максимального значения.The method of determining the position line of the radio emission source, in which the phase-type monopulse direction finder moves along the X axis of the XY plane with a constant speed V, receiving the signals of the radio emission source into two antennas A 1 and A 2 spaced apart along the X axis, the axes of which are directed constantly along the Y axis, the limitation of the signals S 1 (t) and S 2 (t) received by the antennas A 1 and A 2 , the measurement of the complex correlation coefficient F (t) between the received signals, the determination, from the data of F (t), of the time t 0 at which the radio emission source is equally remote from the antennas A 1 and A 2 and which uniquely characterizes the position line of the radio source, characterized in that it additionally extracts from the limited signals S 1 (t) and S 2 (t) "p" -x harmonics S 1 p (t ) and S 2 p (t), respectively, measuring the instantaneous frequency Ω (t) of the complex correlation coefficient F (t), measuring the moment in time when the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value, and measuring the complex correlation coefficient F (t) produced for signals S 1 p (t) and S 2 p (t), and t 0 is defined as the moment the instantaneous frequency Ω (t) reaches its maximum value.
RU2002100217/09A 2002-01-10 2002-01-10 Procedure determining line of position of radio radiation source RU2205416C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002100217/09A RU2205416C1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 Procedure determining line of position of radio radiation source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002100217/09A RU2205416C1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 Procedure determining line of position of radio radiation source

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2205416C1 true RU2205416C1 (en) 2003-05-27

Family

ID=20255045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002100217/09A RU2205416C1 (en) 2002-01-10 2002-01-10 Procedure determining line of position of radio radiation source

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2205416C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444028C2 (en) * 2009-03-10 2012-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for single-position measurement of direction of electro-optical apparatus
RU2444749C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for determining distance to radiation source with directional antenna
RU2568897C1 (en) * 2014-10-06 2015-11-20 Андрей Борисович Махетов Method of measurement of mutual delay of signals
CN116679269A (en) * 2023-08-03 2023-09-01 中国科学技术大学 Method for characterizing Q value of sweep-frequency random radiation source and method for determining frequency scanning interval

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛЕОНОВ А.И., ФОМИЧЕВ К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1984, с.250. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2444028C2 (en) * 2009-03-10 2012-02-27 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Device for single-position measurement of direction of electro-optical apparatus
RU2444749C1 (en) * 2010-07-26 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Method for determining distance to radiation source with directional antenna
RU2568897C1 (en) * 2014-10-06 2015-11-20 Андрей Борисович Махетов Method of measurement of mutual delay of signals
CN116679269A (en) * 2023-08-03 2023-09-01 中国科学技术大学 Method for characterizing Q value of sweep-frequency random radiation source and method for determining frequency scanning interval
CN116679269B (en) * 2023-08-03 2023-11-28 中国科学技术大学 Method for characterizing Q value of sweep-frequency random radiation source and method for determining frequency scanning interval

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10222463B2 (en) Systems and methods for 4-dimensional radar tracking
US5187485A (en) Passive ranging through global positioning system
EP1872149B1 (en) Positioning system with a sparse antenna array
Kloeden et al. Vehicle localization using cooperative RF-based landmarks
Kim et al. Advanced indoor localization using ultrasonic sensor and digital compass
JPH06174835A (en) Millimeter-wave radar system for guiding ground mobile robot
RU2503969C1 (en) Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space
US11163059B2 (en) System and method for radar based mapping for autonomous robotic devices
RU2559165C1 (en) Device for determination of direction and distance to signal source
Malanowski Algorithm for target tracking using passive radar
Ahmad et al. Dual-frequency radars for target localization in urban sensing
Kuptsov et al. High-precision analytical TDoA positioning algorithm for eliminating the ambiguity of coordinates determination
RU2604652C2 (en) Local phase difference-range-finding radio navigation system
RU2506605C2 (en) Ranging method and device to determine coordinates of radiation source
KR20180052831A (en) Realtime Indoor and Outdoor Positioning Measurement Apparatus and Method of the Same
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
Askeland et al. Tracking with a high-resolution 2D spectral estimation based automotive radar
RU2205416C1 (en) Procedure determining line of position of radio radiation source
Elfadil et al. Indoor navigation algorithm for mobile robot using wireless sensor networks
CN114236545B (en) Method for detecting vehicle-mounted millimeter wave radar non-direct-view front vehicle
RU2307372C1 (en) Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station
Cuccoli et al. Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements
Thong-un et al. Improvement in airborne position measurements based on an ultrasonic linear-period-modulated wave by 1-bit signal processing
JP3213143B2 (en) Radar equipment
RU2308735C1 (en) Method for determining position of radio radiation sources in short-distance zone

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050111