RU2212681C2

RU2212681C2 - Способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов и устройство для его реализации

Info

Publication number: RU2212681C2
Application number: RU99122191A
Authority: RU
Inventors: Л.М. Овчинников
Original assignee: Войсковая часть 11135
Priority date: 1999-10-22
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2003-09-20

Abstract

Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к радиотехническим системам автоматического определения угловых координат вектора направления распространения электромагнитной энергии и, в частности, к одноканальным системам с минимальным числом неподвижных ненаправленных антенных элементов, основанных на максимальном или полном использовании свойств стандартных связанных частотно-модулированных или амплитудно-модулированных радиоприемных устройств (РПУ), и может быть применено для определения угловых координат пространственного положения источников излучения с квазигармоническим изменением напряженности поля в различного рода и назначения системах определения местоположения объектов. Достигаемым техническим результатом является повышение точности пеленгования. 3 с.п.ф-лы, 5 ил.

Description

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть). Тш

Claims

1. Способ одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R<λ/4, где λ - длина волны сигнала, основанный на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар P_i, i= 1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре Р_i сигналов соответствует два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, операции уплотнения, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар Р_i, сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i= 1,2, модулированный результирующий сигнал, содержащий в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз φ_i i= 1,2, сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару P_i, в виде суммы

где а_i - коэффициент пропорциональности, последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, формирующей из модулированного результирующего сигнала сигнал в виде суммы

где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, два выходных сигнала u_i и u₂, пропорциональных разности фаз φ₁ и φ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u_i, отличающийся тем, что в качестве упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t) используют упорядоченную пару сигналов из множества упорядоченных пар ортогональных сигналов, в котором каждая упорядоченная пара содержит сигналы, представляющие собой сумму двух гармонических колебаний с частотами Ω₁ и Ω₂ имеющие вид

где множество пар сигналов определяется фазами ψ₁,ψ₂,ψ₃,ψ₄, которые связаны соотношениями
ψ₁ = ψ₀+ψ_Δ,
ψ₂ = ψ₀-ψ_Δ,
ψ₃ = π-ψ₂-ψ_H,
ψ₄ = π-ψ₁-ψ_H,

n = 0, ±1, ±2, . . . ,

k = 0, ±1, ±2, . . . ,

p = 0,1; t_j = 2jT₀; j = 0, ±1, ±2, . . . ,
при этом сигналы в парах обладают на интервале времени Т₀ одновременно взаимной частотной ортогональностью между компонентами с разными частотами и взаимной фазовой ортогональностью между компонентами с одинаковыми частотами, причем такой, что направления фазовых сдвигов для обеспечения фазовой ортогональности между компонентами с одинаковыми частотами имеют одинаковый характер для компонент с разными частотами, а на интервале времени Т= 2Т₀ - временной ортогональностью такой, что направления фазовых сдвигов для обеспечения фазовой ортогональности между компонентами с одинаковыми частотами имеют на интервалах [t_j, t_j + Т₀) и [t_j + Т₀, t_j + 2Т₀) противоположный характер.

2. Устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов, содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R < γ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, радиоприемное устройство частотно-модулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход - к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, вход которого соединен с выходом РФ1, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), первый вход которого соединен с выходом первого усилителя, второй усилитель, вход которого соединен с выходом РФ2, громкоговоритель, вход которого соединен с выходом второго усилителя, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т= 2Т₀, первый выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с первым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁ (sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂ (sinΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, отличающееся тем, что в узел ГАС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно, в блок ФУС введены первый и второй инверторы, входы которых соединены с первым и четвертым выходами узла ГАС соответственно, первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС соответственно, первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с третьим выходом узла ГАС и выходом первого инвертора соответственно, а выход - с первым входом первого сумматора, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом первого инвертора и третьим выходом узла ГАС соответственно, а выход - с первым входом второго сумматора, третий мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом второго инвертора и вторым выходом узла ГАС соответственно, а выход - с вторым входом первого сумматора, четвертый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым выходом узла ГАС и выходом второго инвертора соответственно, а выход - с вторым входом второго сумматора, при этом третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГАС, в узел ГСРФ введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго РФ соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго РФ соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, в узел ФОС введены первый и второй инверторы, входы которых соединены с первым и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с третьим выходом узла ГСРФ и выходом первого инвертора соответственно, а выход является первым выходом узла ФОС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом первого инвертора и третьим выходом узла ГСРФ соответственно, а выход является вторым выходом узла ФОС, третий мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом второго инвертора и вторым выходом узла ГСРФ соответственно, а выход является третьим выходом узла ФОС, четвертый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым выходом узла ГСРФ и выходом второго инвертора соответственно, а выход является четвертым выходом узла ФОС, при этом третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОC соответственно, первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, регулируемая линия задержки, первый и второй входы которой соединены с первым и вторым выходами ЗГ соответственно, а выход - с входом узла ФОС, с входом узла формирования импульса запуска и с вторыми входами фильтров РФ1 и РФ2.

3. Устройство одноканального радиопеленгования квазигармонических сигналов, содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R < λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, радиоприемное устройство амплитудно-модулированных сигналов (АМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, вход A₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу АМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω₁(sinΩ₁t) и генератора синусоиды с угловой частотой Ω₂(sinΩ₂t), выходы которых являются первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а входы соединены и являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом AM-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит режекторный фильтр частоты Ω₁ (РФ1), первый усилитель, вход которого соединен с выходом РФ1, режекторный фильтр частоты Ω₂ (РФ2), первый вход которого соединен с выходом первого усилителя, второй усилитель, вход которого соединен с выходом РФ2, громкоговоритель, вход которого соединен с выходом второго усилителя, задающий генератор (ЗГ) с периодом Т= 2Т₀, первый выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с первым входом фильтра РФ1 и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого и второго перемножителей, первые входы которых соединены и являются первым входом узла разуплотнения, а вторые входы являются вторым и третьим входами узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого соединены с набором из m входов фильтра РФ1 и с набором из m входов фильтра РФ2 соответственно, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, а второй выход - с третьим входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), первый набор из m выходов и второй набор из m выходов которого являются первым набором из m выходов и вторым набором из m выходов узла ФОС соответственно, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₁(sinnΩ₁t), где n - целое число, генератора синусоиды с угловой частотой nΩ₂(sinnΩ₂t), первого регулируемого фазовращателя (РФ), набор из m выходов которого является первым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - первым выходом узла ГСРФ, второго РФ, набор из m выходов которого является вторым набором из m выходов узла ГСРФ, а первый выход - вторым выходом узла ГСРФ, отличающееся тем, что в узел ГАС введены первый и второй фазовращатели на 90^o, входы которых соединены с выходами генераторов sinΩ₁t и sinΩ₂t соответственно, а выходы являются третьим и четвертым выходами узла ГАС соответственно, в блок ФУС введены первый и второй инверторы, входы которых соединены с первым и четвертым выходами узла ГАС соответственно, первый и второй сумматоры, выходы которых являются первым и вторым выходами блока ФУС соответственно, первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с третьим выходом узла ГАС и выходом первого инвертора соответственно, а выход - с первым входом первого сумматора, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом первого инвертора и третьим выходом узла ГАС соответственно, а выход - с первым входом второго сумматора, третий мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом второго инвертора и вторым выходом узла ГАС соответственно, а выход - с вторым входом первого сумматора, четвертый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым выходом узла ГАС и выходом второго инвертора соответственно, а выход - с вторым входом второго сумматора, при этом третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГАС, в узел ГСРФ введены первый и второй фазовращатели на 90^o, выходы которых являются третьим и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, а входы соединены с первыми выходами первого и второго РФ соответственно, при этом выходы генераторов sinnΩ₁t и sinnΩ₂t соединены с входами первого и второго РФ соответственно, а входы соединены между собой и являются входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, в узел ФОС введены первый и второй инверторы, входы которых соединены с первым и четвертым выходами узла ГСРФ соответственно, первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с третьим выходом узла ГСРФ и выходом первого инвертора соответственно, а выход является первым выходом узла ФОС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом первого инвертора и третьим выходом узла ГСРФ соответственно, а выход является вторым выходом узла ФОС, третий мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом второго инвертора и вторым выходом узла ГСРФ соответственно, а выход является третьим выходом узла ФОС, четвертый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым выходом узла ГСРФ и выходом второго инвертора соответственно, а выход является четвертым выходом узла ФОС, при этом третьи входы первого, второго, третьего и четвертого мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены третий и четвертый перемножители, первые входы которых соединены с первым входом второго перемножителя, а вторые входы являются четвертым и пятым входами узла разуплотнения соответственно, которые соединены с третьим и четвертым выходами узла ФОС соответственно, первый и второй сумматоры, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, а вторые входы - с выходами третьего и четвертого перемножителей соответственно, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго сумматоров соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются шестым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и шестым входом узла разуплотнения, регулируемая линия задержки, первый и второй входы которой соединены с первым и вторым выходами ЗГ соответственно, а выход - с входом узла ФОС, с входом узла формирования импульса запуска и с вторыми входами фильтров РФ1 и РФ2.