RU2321014C2 - Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор - Google Patents

Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор Download PDF

Info

Publication number
RU2321014C2
RU2321014C2 RU2005128366/09A RU2005128366A RU2321014C2 RU 2321014 C2 RU2321014 C2 RU 2321014C2 RU 2005128366/09 A RU2005128366/09 A RU 2005128366/09A RU 2005128366 A RU2005128366 A RU 2005128366A RU 2321014 C2 RU2321014 C2 RU 2321014C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calculator
signals
radio
inputs
outputs
Prior art date
Application number
RU2005128366/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005128366A (ru
Inventor
Михаил Леонидович Артемов (RU)
Михаил Леонидович Артемов
Олег Викторович Афанасьев (RU)
Олег Викторович Афанасьев
Борис Михайлович Золотарев (RU)
Борис Михайлович Золотарев
Иван Степанович Дмитриев (RU)
Иван Степанович Дмитриев
Екатерина Алексеевна Москалева (RU)
Екатерина Алексеевна Москалева
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи"
Priority to RU2005128366/09A priority Critical patent/RU2321014C2/ru
Publication of RU2005128366A publication Critical patent/RU2005128366A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2321014C2 publication Critical patent/RU2321014C2/ru

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения. Техническим результатом является повышение точности обработки информации о пеленге при существенном взаимном влиянии элементов и мачты антенны и расширение частотного диапазона. Многоканальный пеленгатор, реализующий способ пеленгования радиосигналов, содержит антенную систему, состоящую из идентичных антенных элементов, приемник с общим гетеродином для всех каналов, аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, вычислитель элементов корреляционной матрицы, компаратор, коммутатор, вычислитель сверток взаимно-разностных спектров, вычислитель пеленгов, генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков пеленгатора. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения.
Известен способ обнаружения и определения двумерного пеленга и частоты источников радиоизлучения [патент РФ №2190236, кл. G01S 5/04], заключающийся в когерентном приеме антенной системой, состоящей из N-элементной антенной решетки и опорной антенны, когерентном переносе на более низкую частоту, синхронном преобразовании в цифровую форму, восстановлении с использованием преобразования Фурье комплексных временных спектров синхронно зарегистрированных сигналов, синхронном анализе сигналов всех передатчиков, одновременно попадающих в текущую полосу приема, с целью их обнаружения, вычислении спектральных комплексных амплитуд сигнала, по которым определяют реальную часть двумерного комплексного углового спектра каждого обнаруженного сигнала, по максимуму которого определяют азимут и угол наклона фронта волны каждого передатчика, обнаруженного в полосе приема.
Недостатками способа являются наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и влиянием мачты антенны на антенные элементы, что приводит к снижению точности пеленгования, и большие вычислительные затраты, связанные с двумерным поиском максимума углового спектра.
Известны способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор по пат. РФ №2253877, G01S 3/14, 3/74. Способ пеленгации радиосигналов заключается в приеме радиосигналов кольцевой трехэлементной эквидистантной антенной решеткой, преобразовании сигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении комплексных спектральных характеристик сигналов каждого канала, вычислении свертки комплексно сопряженных спектров сигналов соседних каналов, по которым определяют разности фаз между сигналами, принятыми элементами антенной системы, по разностям фаз оценивают азимуты принятых сигналов и уточняют полученные оценки по положению максимума суммы квадратов модулей спектральных составляющих комплексных угловых спектров.
Недостатком способа является наличие ошибок разноса [И.С.Кукес, М.Е.Старик. Основы радиопеленгации. - М: "Советское радио", 1964, стр.28], что ограничивает расстояние между антеннами и снижает точность пеленгования.
Известен способ радиопеленгования по пат. РФ №2158001, G01S 3/00, заключающийся в приеме радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования кольцевую эквидистантную антенную решетку, измерении разностей фаз между сигналами, принятыми соседними антеннами, формировании трех амплитудных разностных сигналов и определении по ним азимута и угла наклона фронта волны источника радиосигнала.
Недостатками способа являются использование минимальной информации о пеленге при расчете пеленга по спектральной составляющей сигнала, имеющей максимальную мощность, что приводит к существенной потере точности и чувствительности пеленгования, и большие вычислительные затраты (трудоемкая для процессора операция вычисления арктангенса и арккосинуса на каждом элементарном частотном канале преобразования Фурье с последующим усреднением результатов) при расчете пеленга по всем частотным составляющим сигнала. Кроме того, недостатком способа является наличие ошибок разноса.
Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым способу и устройству являются способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор по пат. РФ №2258241, G01S 3/14, 3/74, принятые за прототип.
Способ-прототип заключается в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N идентичных элементов с номерами от 1 до N с жестким взаимным расположением в количестве не менее трех, расположенных в пространстве таким образом, что расстояние между n-м и (n+1)-м элементом меньше половины длины кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, преобразовании сигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик сигналов каждого канала, выборе частотных поддиапазонов, занимаемых отдельными сигналами, определении сверток комплексно сопряженных спектров сигналов соседних по номеру каналов для каждого частотного поддиапазона, определении по этим сверткам направления прихода каждого сигнала как единичного вектора в 3-мерной декартовой системе координат.
Недостатком способа-прототипа является наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и мачты антенны.
Задача, решаемая изобретением, - повышение точности пеленгования.
Поставленная задача решается тем, что в способе пеленгования радиосигналов, заключающемся в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, преобразовании радиосигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик радиосигналов каждого канала, выборе частотных полос, занимаемых отдельными радиосигналами, определении направления прихода каждого радиосигнала, согласно изобретению антенную систему формируют кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
Figure 00000002
Figure 00000003
причем расстояние между соседними элементами меньше
Figure 00000004
где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, из спектральных характеристик сигналов каждого канала в К выбранных частотных полосах вычисляют элементы корреляционных матриц сигналов, определяют свертки взаимно-разностных спектров К радиосигналов в каналах
Figure 00000005
где
Figure 00000006
- элемент корреляционной матрицы k-го радиосигнала,
k - номер радиосигнала,
i, j, d - номер канала, j=0, 1, 2, j=〈i+1〉3, d=〈i+2〉3.
〈x〉у - остаток от деления числа х на число у,
вычисляют аргументы φwk,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов, доопределяют аргументы по правилу: если
Figure 00000007
Figure 00000008
то находят среди φwk,i максимальную и вычитают из нее π, если
Figure 00000009
то находят среди φwk,i минимальную и прибавляют к ней π;
и по вычисленным аргументам φwk,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов определяют азимуты сигналов Θk и углы наклона фронта волны сигналов βk:
Figure 00000010
Figure 00000011
где аk=φwk,2-φwk,0,
Figure 00000012
l - длина ребра антенной решетки,
λk - длина волны k-го радиосигнала.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
Сигналы от пеленгуемых источников радиоизлучения принимаются трехэлементной кольцевой эквидистантной антенной решеткой, состоящей из идентичных приемных антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
Figure 00000013
Figure 00000014
причем расстояние между соседними элементами меньше
Figure 00000015
где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона.
В трехканальном приемнике принятые сигналы одновременно переносятся на промежуточную частоту. Сигналы промежуточной частоты преобразуют в цифровые сигналы, получая три последовательности отсчетов объемом N каждая. Дискретным преобразованием Фурье этих последовательностей получают три последовательности, характеризующие спектры сигналов пеленгуемых источников, объемом N каждая. Далее используют N/2 комплексных отсчетов (соответствующих положительным или отрицательным частотам). Спектр для k-го радиоканала соответствует сигналу от k-го источника, 1≤k≤К, К<kmax,
Figure 00000016
К - количество обнаруженных в полосе приема радиосигналов. Значения центральных частот fk радиоканалов в полосе анализа df и ширина полосы, занимаемой отдельным сигналом, dF априорно известны. Полоса анализа df определяется принятой аппаратной реализацией. Каждому из этих номеров соответствуют значения границ радиоканала, пересчитанные в номера компонент спектра с учетом полосы анализа df, объема выборок N и ширины радиоканала dF. В полосе анализа df для всех трех каналов получают совокупности цифровых сигналов. Для каждой частотной полосы, соответствующей обнаруженному сигналу, определяют элементы корреляционной матрицы:
Figure 00000017
Заметим, что корреляционная матрица сигнала для трехэлементной эквидистантной антенной решетки с идентичными элементами является эрмитовой, т.е.
Figure 00000018
. Элементы матрицы можно определить из канальных спектров:
Figure 00000019
где
Figure 00000020
,
Figure 00000021
- отсчеты канальных спектров,
* - знак комплексного сопряжения,
k - номер радиоканала с сигналом,
n - текущий индекс суммирования компонент спектра k-го радиоканала,
i, j - номер элемента антенной решетки i=0, 1, 2, j=i...2.
В способе по пат. 2258241 получают аргументы сверток спектров радиосигналов в каналах
Figure 00000022
i=0, 1, 2 и по ним определяют направления прихода радиосигналов.
Представим канальные спектры для одного радиосигнала в виде векторов на комплексной плоскости (фиг.1, где X - реальная ось, Y - мнимая). Канальные спектры
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
- три вектора
Figure 00000026
Figure 00000027
Figure 00000028
имеющие амплитуду S=ОМ=ON=OK и фазы φ0=∠(MOX), φ1=∠(NOX), φ2=∠(KOX) соответственно. Эта тройка векторов вращается вокруг точки О с частотой
Figure 00000029
оборотов в секунду (с - скорость света), при этом концы векторов описывают некоторую окружность, а взаимное расположение векторов не меняется. Если по аргументам сверток взаимных спектров Δφi=φj-φi, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉3, вычислить пеленг по формулам [пат. 2258241], то мы получим истинный пеленг. Однако на каждый элемент антенны приходит смесь сигнала источника радиоизлучения и сигналов, отраженных соседними элементами, вследствие чего исходные канальные спектры
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
искажаются. Представим влияния антенных элементов в виде добавочных векторов
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
где
Figure 00000033
- влияние i-го элемента антенны на элементы 〈i+1〉3 и 〈i+2〉3, i=0, 1, 2. Заметим, что поскольку антенные элементы и каналы приемника идентичны, то без ограничения общности рассуждений можно положить, что векторы
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000034
коллинеарны векторам
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
и
Figure 00000035
. Как видно из фиг.1, полученные с учетом взаимных влияний канальные спектральные составляющие
Figure 00000036
Figure 00000037
Figure 00000038
имеют фазы
Figure 00000039
Figure 00000040
Figure 00000041
отличные от невозмущенных, изменяются и разности фаз
Figure 00000042
i=0, 1, 2, j=〈i+1〉3. И, подставляя в формулы для пеленга аргументы взаимных спектров
Figure 00000043
Figure 00000044
Figure 00000045
мы получаем систематическую ошибку, обусловленную взаимными влияниями.
Построим на концах векторов
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
треугольник MNK (фиг.2). Стороны этого треугольника совпадают с векторами
Figure 00000046
Figure 00000047
Figure 00000048
а углы этого треугольника, как будет показано дальше, однозначно связаны с углами ∠(MON)=Δφ0, ∠(NOK)=Δφ1, ∠(MOK)=Δφ2. Заметим, что углы Δφi, i=0, 1, 2 образованы невозмущенными канальными спектральными составляющими
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
т.е. представляют собой разности фаз сверток истинных взаимных спектров. Если применить к точкам М, N и К три последовательных переноса
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
то треугольник MNK отобразится в треугольник M'N'K' (фиг.2). Треугольник M'N'K' тождественно равен треугольнику MNK, поскольку такое отображение является параллельным переносом. На самом деле за счет взаимных влияний точка М испытывает два последовательных переноса
Figure 00000049
и
Figure 00000050
и не испытывает переноса
Figure 00000051
Точка N не испытывает переноса
Figure 00000052
а точка K - переноса
Figure 00000053
Сдвинем точки М, N и К на w к точке О вдоль векторов
Figure 00000023
Figure 00000024
Figure 00000025
соответственно. Новые положения точек М, N, К - М", N", К" соответственно (фиг.3). Треугольник M"N"K" подобен треугольнику MNK, поскольку получен гомотетией с центром О из треугольника MNK. Таким образом, треугольник M1N1K1 (фиг.1), построенный на концах векторов
Figure 00000054
Figure 00000055
Figure 00000056
получен из треугольника MNK путем гомотетии, параллельного переноса и поворота, т.е. подобен ему. Соответственные углы этих треугольников равны. С другой стороны, углы треугольника MNK вписанные в окружность углы, опирающиеся на те же дуги окружности, что и центральные углы Δφ0, Δφ1, Δφ2, поэтому справедливы следующие равенства:
Figure 00000057
Figure 00000058
Figure 00000059
Таким образом, если выразить азимут и угол места источника излучения через Δφw0, Δφw1, Δφw2, полученный пеленг не будет зависеть от взаимных влияний элементов антенной решетки.
Разности фаз Δφwi, i=0, 1, 2, можно представить (фиг.3) как аргументы взаимно-разностных спектров.
Figure 00000060
Figure 00000061
Figure 00000062
- разностный спектр в i-м канале [патент РФ №2158001, кл. G 01 S 3/00],
Figure 00000063
Figure 00000064
- спектр радиосигнала в i-м канале,
Figure 00000065
- взаимный спектр радиосигнала в i-м канале,
Рi - энергия радиосигнала в i-м канале,
i, j, d - номер антенного элемента, i=0, 1, 2, j=(i+1)3, d=〈i+2〉3.
Представив
Figure 00000066
через элементы корреляционной матрицы (1), выражение (2) можно переписать следующим образом:
Figure 00000067
Поскольку не делалось никаких допущений о малом разносе антенных элементов по сравнению с длиной волны, выраженная через аргументы сверток взаимно-разностных спектров оценка пеленга не будет сопровождаться ошибками разноса.
В предлагаемом способе по полученным элементам корреляционной матрицы радиосигналов вычисляют свертки взаимно-разностных спектров (3):
Figure 00000068
где k - номер радиосигнала,
i, j, d - номер канала, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉3, d=〈i+2〉3,
〈x〉у - остаток от деления числа х на число у.
Определяют аргументы сверток взаимно-разностных спектров
Figure 00000069
где k - номер радиосигнала, i - номер канала, i=0, 1, 2.
Из геометрии решетки следует, что сумма полученных аргументов φwk,i для каждого радиосигнала должна быть определена на интервале
Figure 00000070
поэтому φwk,i доопределяют следующим образом. Если
Figure 00000071
то находят среди φwk,i, i=0, 1, 2 максимальную разность фаз и вычитают из нее π. Если
Figure 00000072
то находят среди φwk,i, i=0, 1, 2 минимальную и прибавляют к ней π.
Азимут Θk и угол места βk k-го радиосигнала вычисляют по формулам
Figure 00000073
где ak=φwk,2-φwk,0,
Figure 00000074
l - длина ребра антенной решетки,
λk - длина волны k-го радиосигнала.
На "створных" направлениях, т.е. направлениях на источник радиоизлучения, совпадающих с серединными перпендикулярами к ребрам решетки, предлагаемый способ не работает, поскольку одна из разностей канальных спектров обращается в нуль. Однако на створных направлениях систематическая ошибка фазового пеленгатора [пат. 2258241] (фиг.4) равна нулю. На фиг.4 показана зависимость ошибки фазового пеленгатора Δ Ω от азимута θ при отношении ребра антенной решетки к длине волны принимаемого радиосигнала 0.312. Поэтому вблизи "створных" направлений целесообразно использовать фазовый метод пеленгования.
Технический результат предлагаемого способа, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение точности пеленгования и расширение частотного диапазона.
Схема многоканального пеленгатора-прототипа представлена на фиг.5, где обозначено:
1.1, 1.2, ..., 1.N - антенные элементы;
2 - приемник с общим гетеродином для всех каналов;
3 - генератор синхроимпульсов;
4 - многоканальный аналого-цифровой преобразователь;
5 - блок дискретного преобразования Фурье;
6 - запоминающее устройство компонент спектров;
7 - вычислитель сверток сигналов соседних каналов;
8 - вычислитель пеленгов;
9 - вычислитель аргументов сумм спектральных составляющих сверток;
10 - запоминающее устройство коэффициентов (весов) суммирования аргументов;
11.1, 11.2, ..., 11.K - вычислители пеленгов сигналов по полученным аргументам.
Многоканальный пеленгатор-прототип содержит антенные элементы 1.1, 1.2, ..., 1.N, образующие антенную решетку произвольной конфигурации с жестким взаимным расположением элементов с номерами от 1 до N, расположенных в пространстве таким образом, что расстояние между n-м и (n+1)-м элементом меньше половины длины кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы которых соединены с входами многоканального по числу антенных элементов приемника 2 с общим гетеродином для всех каналов, выходы которого соединены через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 4 с входами блока 5 дискретного преобразования Фурье, выходы которых через запоминающее устройство 6 компонент спектров соединены с входами вычислителя 7 сверток сигналов соседних каналов, выходы которого соединены с входами вычислителя пеленгов 8. Синхровыход генератора 3 синхроимпульсов подсоединен к входам аналого-цифрового преобразователя 4, блока 5 преобразования Фурье, запоминающего устройства 6 компонент спектров сигналов в каждом канале, вычислителя 7 сверток, вычислителя 8 пеленгов.
Вычислитель пеленгов 8 состоит из вычислителя 9 аргументов сумм спектральных составляющих сверток, принадлежащих одному сигналу, запоминающего устройства 10 коэффициентов (весов) суммирования аргументов, вычислителей 11.1, 11.2, ..., 11.K пеленгов сигналов по полученным аргументам.
Недостатком устройства-прототипа является наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и мачты антенны.
Задача, решаемая изобретением, - повышение точности пеленгования.
Поставленная задача решается тем, что в многоканальном пеленгаторе, содержащем антенную решетку, состоящую из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, а также выполненные многоканальными соединенные последовательно приемник с общим гетеродином для всех каналов, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, а также вычислитель пеленгов и генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков, согласно изобретению антенная решетка выполнена кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
Figure 00000075
Figure 00000076
причем расстояние между соседними элементами меньше
Figure 00000077
где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы блока дискретного преобразования Фурье соединены с входами вычислителя элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора, выход компаратора соединен с входом вычислителя сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора и входом вычислителя пеленгов, другие входы вычислителя пеленгов соединены с выходами вычислителя элементов корреляционной матрицы и коммутатора, а выходы являются выходами устройства, кроме того, вычислитель пеленгов состоит из вычислителя аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя вида х1-х2 и входами функционального преобразователя вида
Figure 00000078
выходы функциональных преобразователей соединены с входами блока вычисления угла наклона фронта волны и с входами блока вычисления азимута.
За счет введения вычислителя элементов корреляционной матрицы, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и замены вычислителя пеленга на описанный выше удается решить поставленную задачу с достижением технического результата.
Схема предлагаемого многоканального пеленгатора представлена на фиг.6, где обозначено:
1.1, 1.2, 1.3 - антенные элементы;
2 - приемник с общим гетеродином для всех каналов;
3 - генератор синхроимпульсов;
4 - аналого-цифровой преобразователь;
5 - блок дискретного преобразования Фурье;
6 - вычислитель элементов корреляционной матрицы;
7 - компаратор;
8 - коммутатор;
9 - вычислитель сверток взаимно-разностных спектров;
10 - вычислитель пеленгов;
11 - вычислитель аргументов сверток спектров;
12 - блок измерения разностей фаз;
13.1 - функциональный преобразователь вида х1-х2;
13.2 - функциональный преобразователь вида
Figure 00000079
14 - блок вычисления угла наклона фронта волны;
15 - блок вычисления азимута.
Предлагаемое устройство содержит идентичные антенные элементы 1.1, 1.2, 1.3, образующие кольцевую эквидистантную решетку и ориентированные относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
Figure 00000075
Figure 00000076
причем расстояние между соседними элементами меньше
Figure 00000077
где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы которых соединены с входами многоканального по числу антенных элементов приемника 2 с общим гетеродином для всех каналов, выходы которого соединены через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 4 с входами блока 5 дискретного преобразования Фурье, выходы которого соединены с входами вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора 7, вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора 8, выход компаратора 7 соединен с входом вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора 8 и входом вычислителя 10 пеленгов, другие входы вычислителя 10 пеленгов соединены с выходами вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы и коммутатора 8, а выходы являются выходами устройства. Выход генератора 3 синхроимпульсов подсоединен к входам аналого-цифрового преобразователя 4, блока 5 дискретного преобразования Фурье, вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы, компаратора 7, вычислителя 8 сверток взаимно-разностных спектров, вычислителя 9 пеленгов. Вычислитель 9 пеленгов состоит из вычислителя 10 аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока 11 измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя 12 вида х1-х2 и входами функционального преобразователя 13 вида
Figure 00000080
выходы функциональных преобразователей 12 и 13 соединены с входами блока 14 вычисления угла наклона фронта волны, а также с входами блока 15 вычисления азимута.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
Сигналы от пеленгуемых источников радиоизлучения принимаются измерительными антенными элементами 1.1, 1.2, 1.3. С помощью трехканального приемника 2 одновременно измеряются разности фаз реализации сигнала, принятых соседними измерительными антенными элементами. В приемнике радиосигналы переносятся на промежуточную частоту. Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует сигналы промежуточной частоты в цифровые сигналы, соответствующие радиосигналам. Полученные последовательности отсчетов, каждая объема N, с выходов аналого-цифрового преобразователя 4 поступают на входы блока 5 дискретного преобразования Фурье, на выходах которого получают цифровые сигналы, характеризующие спектры совокупностей сигналов от пеленгуемых источников в трех каналах объемом N комплексных отсчетов каждый. Значения центральных частот fk радиоканалов в полосе анализа df и ширина полосы, занимаемой отдельным сигналом, dF априорно известны. Полоса анализа df определяется принятой аппаратной реализацией. В вычислителе 6 получают элементы корреляционной матрицы
Figure 00000081
i=0, 1, 2, j=(i+1)3, имеющие смысл сверток взаимных спектров, и
Figure 00000082
i=0, 1, 2, имеющих смысл энергий сигналов.
Вариант выполнения вычислителя 6 показан на фиг.7, где обозначено:
16.1, 16.2, 16.3 - запоминающие устройства,
17.1, 17.2, 17.3 - функциональные преобразователи.
Комплексные последовательности спектральных отсчетов сигналов в каналах с выходов блока 5 поступают на входы запоминающих устройств 16.1, 16.2, 16.3. С выхода запоминающего устройства 16.q (q=1, 2, 3) на входы функционального преобразователя 17.q и умножителя 18.q поступает n-й (n=Nmin...Nmax) комплексный спектральный отсчет k-го сигнала i-го канала, Nmin и Nmax - номера первого и последнего отсчетов k-го сигнала соответственно, i=0, 1, 2. В функциональном преобразователе 17.q получают комплексно сопряженный спектральный отсчет (умножают мнимую часть на -1). В умножителе 18.q, q=1, 2, 3, получают отсчеты взаимных спектров
Figure 00000083
энергий сигналов
Figure 00000084
в каналах (k - номер радиосигнала, i, j - номер канала, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉3, n - номер отсчета спектра k-радиосигнала, n=Nmin...Nmax). С одного выхода умножителя 18.q на вход сумматора 19.q поступают отсчеты взаимного спектра k-го сигнала i-го канала, с другого выхода умножителя 18.q на вход сумматора 20.q поступают отсчеты энергии k-го сигнала в i-м канале. В сумматорах 19.q получают свертки спектров сигналов в каналах
Figure 00000085
В сумматорах 20.q получают энергии сигналов в каналах
Figure 00000086
Выходы сумматоров 19.1, 19.2, 19.3, 20.1, 20.2, 20.3 являются выходами вычислителя 6.
На вход компаратора 7, вариант выполнения которого показан на фиг.8, поступают свертки взаимных спектров сигналов с выходов вычислителя 6
Figure 00000087
(k - номер сигнала, j - мнимая единица). В запоминающем устройстве 21 содержится введенная заранее константа, имеющая смысл тангенса угла, исключающего "створное" направление (в реальных условиях влияние шумов "размывает" "створное" направление). Например, значение константы 0,01 соответствует исключению створного направления в пределах от -0.5 до +0.5 градусов. В умножителе 22.q, q=1, 2, 3, производят операцию умножения константы, содержащейся в запоминающем устройстве 21 на реальную часть i-го канального спектра, i=q-1, и получают
Figure 00000088
соответственно (k - номер сигнала, j - мнимая единица). В блоках 23.q, q=1, 2, 3, определяют модуль мнимой части поступившего комплексного числа и с выхода блока 23.q на вход компаратора 24.q поступает комплексное число
Figure 00000089
(k - номер сигнала, j - мнимая единица, i=q-1). В компараторе 24.q, q=1, 2, 3, производят операцию сравнения
Figure 00000090
и
Figure 00000091
С выхода компаратора 24.q на вход решающего устройства 25 поступают сигналы, соответствующие 0 и 1. Если выполняется условие
Figure 00000092
то с выхода компаратора 24.q поступает сигнал 1, если условие не выполняется, то с выхода компаратора 24.q поступает сигнал 0. Устройство 25 выполняет операцию логического объединения сигналов, поступивших с выходов компараторов 24.1, 24.2, 24.3. Если хотя бы один из поступивших входных сигналов 1, то с выхода устройства 25 поступает сигнал 1. Если все поступившие сигналы 0, то с выхода устройства 25 поступает сигнал 0. Выход устройства 25 является выходом компаратора 7.
Если с выхода компаратора 7 поступает сигнал 0, то коммутатор 8 соединяет выходы вычислителя 6 с входами вычислителя 10.
Если с выхода компаратора 7 поступает сигнал 1, то коммутатор 8 не соединяет выходы вычислителя 6 с входами вычислителя 10 и на входы вычислителя 10 пеленгов поступают свертки взаимно-разностных спектров с выходов вычислителя 9.
Вариант выполнения вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров показан на фиг.9. На входы блоков 26.1, 26.2, 26.3 поступают свертки взаимных спектров
Figure 00000093
Figure 00000094
Figure 00000095
соответственно (k - номер сигнала). По другим входам блоков 26.1, 26.2, 26.3 поступают энергии сигналов Рk,0, Рk,1, Рk,2 соответственно с выходов вычислителя 6. В блоке 26.q, q=1, 2, 3, получают комплексно сопряженный взаимный спектр (умножают мнимую часть на -1):
Figure 00000096
k - номер сигнала, j - мнимая единица, i=q-1. В функциональных преобразователях 27.q, q=1, 2, 3, вида х1-х2-х3+х4 получают свертки взаимно-разностных спектров
Figure 00000097
где k - номер радиосигнала,
i, j, d - номер канала, i=q-1, j=〈i+1〉3, d=〈i+2〉3,
〈x〉у - остаток от деления числа х на число у.
Выходы функциональных преобразователей являются выходами вычислителя 9 и соединены с входами вычислителя 11.
В вычислителе 11 преобразованием вида
Figure 00000098
получают аргументы сверток спектров, которые с выходов вычислителя 11 поступают на входы блока 12.
Вариант выполнения блока 12 показан на фиг.10. Выходы вычислителя 11 соединены с входами сумматора 28, в котором получают
Figure 00000099
В компараторе 29.1 вычисленную сумму Ф сравнивают с
Figure 00000100
Если
Figure 00000101
то в функциональном преобразователе 30.1 определяют минимальный из трех, поступивших на вход этого преобразователя, аргументов, передают этот минимальный аргумент на вход функционального преобразователя 31.1, в котором прибавляют к минимальному аргументу π. В компараторе 29.2 вычисленную в сумматоре 28 сумму Ф сравнивают с
Figure 00000102
Если
Figure 00000103
то в функциональном преобразователе 30.2 определяют максимальный из трех, поступивших на вход этого преобразователя, аргументов, передают максимальный аргумент на вход функционального преобразователя 31.1, в котором вычитают из максимального аргумента π. Скорректированные таким образом аргументы передают на входы коммутатора 32, с выходов которого на входы функциональных преобразователей 13.1, 13.2 передают аргументы φwk,0 и φwk,2.
В функциональном преобразователе 13.1 получают аk=φwk,2-φwk,0. В функциональном преобразователе 13.2 получают
Figure 00000104
Если на вход блока 14 вычисления угла наклона фронта волны с выхода компаратора 7 поступает сигнал 1, то в компараторе 7 вычисляют угол наклона фронта волны
Figure 00000105
где l - длина ребра антенной решетки, λk - длина волны k-го радиосигнала.
В блоке 15 вычисления азимута получают азимуты радиосигналов
Figure 00000106
Технический результат предлагаемого устройства - повышение точности пеленгования и расширение частотного диапазона.

Claims (2)

  1. Способ пеленгования радиосигналов, заключающийся в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, преобразовании радиосигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик радиосигналов каждого канала, выборе частотных полос, занимаемых отдельными радиосигналами, определении направления прихода каждого радиосигнала, отличающийся тем, что антенную систему формируют кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
    Figure 00000107
    Figure 00000108
    причем расстояние между соседними элементами меньше
    Figure 00000109
    где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, из спектральных характеристик сигналов каждого канала в К выбранных частотных полосах вычисляют элементы корреляционных матриц сигналов, определяют свертки взаимно-разностных спектров К радиосигналов в каналах
    Figure 00000110
    где
    Figure 00000111
    - элемент корреляционной матрицы k-го радиосигнала,
    k - номер радиосигнала,
    i, j, d - номер канала, i=0, 1, 2,
    Figure 00000112
    Figure 00000113
    вычисляют аргументы φwki сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов, доопределяют аргументы по правилу: если
    Figure 00000114
    то находят среди φwk,i максимальную и вычитают из нее π, если
    Figure 00000115
    то находят среди φwk,i, минимальную и прибавляют к ней π;
    и по вычисленным аргументам φk,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов определяют азимуты сигналов Θk и углы наклона фронта волны сигналов βk:
    Figure 00000116
    Figure 00000117
    где ak=φwk,2-φwk,0,
    Figure 00000118
    l - длина ребра антенной решетки,
    λk - длина волны k-го радиосигнала.
  2. 2. Многоканальный пеленгатор, содержащий антенную решетку, состоящую из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, а также выполненные многоканальными соединенные последовательно приемник с общим гетеродином для всех каналов, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, а также вычислитель пеленгов и генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков, отличающийся тем, что антенная решетка выполнена кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0,
    Figure 00000107
    Figure 00000119
    причем расстояние между соседними элементами меньше
    Figure 00000109
    где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы блока дискретного преобразования Фурье соединены с входами вычислителя элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора, выход компаратора соединен с входом вычислителя сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора и входом вычислителя пеленгов, другие входы вычислителя пеленгов соединены с выходами вычислителя элементов корреляционной матрицы и коммутатора, а выходы являются выходами устройства, кроме того, вычислитель пеленгов состоит из вычислителя аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя аргументов сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов φwk,0 и φwk,2 по формуле aк=φwk,2-φwk,0 и входами функционального преобразователя аргументов сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов φwk,0 и φwk,2 по формуле
    Figure 00000120
    выходы функциональных преобразователей соединены с входами блока вычисления угла наклона фронта волны и с входами блока вычисления азимута.
RU2005128366/09A 2005-09-12 2005-09-12 Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор RU2321014C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128366/09A RU2321014C2 (ru) 2005-09-12 2005-09-12 Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005128366/09A RU2321014C2 (ru) 2005-09-12 2005-09-12 Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005128366A RU2005128366A (ru) 2007-03-27
RU2321014C2 true RU2321014C2 (ru) 2008-03-27

Family

ID=37998752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005128366/09A RU2321014C2 (ru) 2005-09-12 2005-09-12 Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2321014C2 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492500C1 (ru) * 2012-02-21 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" Способ совместного моноимпульсного мгновенного определения частоты принимаемого сигнала и пеленга источника этого сигнала
RU2722715C1 (ru) * 2019-08-29 2020-06-03 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ амплитудного пеленгования интерферирующих радиоизлучений и устройство его реализующее

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492500C1 (ru) * 2012-02-21 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Вектор" Способ совместного моноимпульсного мгновенного определения частоты принимаемого сигнала и пеленга источника этого сигнала
RU2722715C1 (ru) * 2019-08-29 2020-06-03 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ амплитудного пеленгования интерферирующих радиоизлучений и устройство его реализующее

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005128366A (ru) 2007-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5477230A (en) AOA application of digital channelized IFM receiver
CN111903218B (zh) 基于中国剩余定理的干涉仪测向方法
CN102540138B (zh) 一种多基线相位搜索式二维空间谱测向方法
CA3041907A1 (en) Direction of arrival estimation
US7961147B1 (en) Long baseline phase interferometer ambiguity resolution using frequency differences
RU2005102257A (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
CN106324559A (zh) 一种大基线四元阵宽带信号测向系统及方法
CN102662158B (zh) 一种对传感器天线阵列接收信号的快速处理方法
RU2383897C1 (ru) Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления
US11977152B2 (en) Direction finding technique in radar array signal processing
RU2144200C1 (ru) Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор
RU2321014C2 (ru) Способ пеленгования радиосигналов и многоканальный пеленгатор
RU2491569C2 (ru) Способ пеленгования с повышенной разрешающей способностью
CN113960523A (zh) 基于fpga的通用超宽带校正测向方法及系统
JP2004198189A (ja) 方位探知装置
RU2341811C1 (ru) Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления
CN114563756A (zh) 双通道相关干涉仪测向样本线性插值方法
RU2262119C1 (ru) Способ пеленгации радиосигналов
RU2308735C1 (ru) Способ определения местоположения источников радиоизлучения в ближней зоне
RU2253877C2 (ru) Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор
RU2752878C2 (ru) Способ пеленгации широкополосных сигналов с повышенной разрешающей способностью
RU2294546C2 (ru) Способ идентификации радиоизлучения
ZA200603665B (en) Methods and device for the radio determination of a number of spectrally overlapping radio stations
RU2267795C1 (ru) Способ измерения комплексных амплитуд возбуждения каналов фазированной антенной решетки
Boiko et al. Design Concepts for Mobile Computing Direction Finding Systems

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 9-2008 FOR TAG: (72)

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140913