RU2341811C1 - Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end - Google Patents
Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end Download PDFInfo
- Publication number
- RU2341811C1 RU2341811C1 RU2007127400/09A RU2007127400A RU2341811C1 RU 2341811 C1 RU2341811 C1 RU 2341811C1 RU 2007127400/09 A RU2007127400/09 A RU 2007127400/09A RU 2007127400 A RU2007127400 A RU 2007127400A RU 2341811 C1 RU2341811 C1 RU 2341811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signal
- signals
- inputs
- frequency
- unit
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
Заявляемые объекты объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и могут быть использованы в навигационных, пеленгационных, локационных средствах, а также в средствах радиоконтроля для определения пеленга и угла места на источник априорно неизвестного сигнала.The inventive objects are united by a single inventive concept, relate to radio engineering and can be used in navigation, direction finding, location tools, as well as in radio monitoring tools to determine the bearing and elevation to the source of an a priori unknown signal.
Известен способ пеленгации радиосигналов, включающий прием радиосигналов пятиэлементной эквидистантной кольцевой антенной решеткой, выполненной из ненаправленных антенн, расположенных в плоскости пеленгования, преобразование радиосигналов двухканальным приемником, измерение разностей фаз между преобразованными сигналами, принятыми отдельными парами ненаправленных антенн, сравнение всех измеренных разностей фаз между собой, по которым судят о значении пеленга (заявка Великобритании №2140238, G01S 3/48, опубл. 1984 г.).A known method of direction finding of radio signals, including receiving radio signals of a five-element equidistant ring antenna array made of omnidirectional antennas located in the direction-finding plane, converting radio signals by a two-channel receiver, measuring phase differences between the converted signals received by individual pairs of omnidirectional antennas, comparing all measured phase differences between each other, which judge the value of the bearing (application UK No. 2140238, G01S 3/48, publ. 1984).
Недостатком способа является недостаточная точность пеленгации при низких отношениях сигнал/шум и невозможность получения информации об угле наклона фронта волны источника радиосигнала.The disadvantage of this method is the insufficient accuracy of direction finding at low signal-to-noise ratios and the inability to obtain information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal source.
Известен способ пеленгации источника сигнала (см. пат.RU №2192651, G01S 3/14, G01S 3/00, опубл. 05.10.2000 г.), включающий прием пеленгуемого сигнала элементами двух линейных эквидистантных антенных решеток, расположенных взаимно перпендикулярно, вычисление пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки и комплексно-сопряженного пространственного спектра Фурье пеленгуемого сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки, преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров пеленгуемого сигнала по логарифмическому закону, корреляционный анализ и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров пеленгуемого сигнала и оценку угловых координат.A known method of direction finding a signal source (see US Pat. No. 2192651, G01S 3/14, G01S 3/00, publ. 05.10.2000), comprising receiving a direction-finding signal by elements of two linear equidistant antenna arrays arranged mutually perpendicularly, the calculation of spatial Fourier spectrum of the direction-finding signal received by the elements of the first linear equidistant antenna array and the complex conjugate spatial spectrum of the direction-finding signal received by the elements of the second linear equidistant antenna array, scale transformation of both calculated spatial spectra of the direction finding signal according to the logarithmic law, correlation analysis and measuring the relative shift of the converted spatial spectra of the direction finding signal and estimating the angular coordinates.
Недостатком способа является зависимость точности измерения пеленга от взаимной ориентации источника излучения и пеленгаторной системы пеленгатора, невозможность получения информации об угле наклона фронта волны радиосигнала β.The disadvantage of this method is the dependence of the accuracy of the measurement of the bearing on the mutual orientation of the radiation source and the direction-finding system of the direction finder, the inability to obtain information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal β.
Известен способ пеленгации по пат.RU №2144200, МПК7 G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор. Опубл. 1.10.2000 г. Он включает прием радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N антенных элементов, выполненных идентичными в количестве не менее трех и расположенных в плоскости пеленгования, измерение в каждом частотном поддиапазоне комплексных амплитуд пар сигналов, характеризующих фазы каждого радиосигнала, принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне одним из антенных элементов пары, выбранным в качестве сигнального, относительно фазы радиосигнала, принимаемом в том же частотном поддиапазоне другим из антенных элементов пары, выбранным в качестве опорного для всех используемых пар антенных элементов, формирование двухмерных угловых спектров каждого принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне радиосигнала по измеренным комплексным амплитудам пар сигналов для различных пар антенных элементов антенной решетки соответственно взаимному расположению этих антенных элементов в плоскости пеленгования, по которым судят об азимутах и углах места принятых радиосигналов.A known method of direction finding according to US Pat. No. 2144200, IPC7 G01S 3/14. Method for direction finding of radio signals and multi-channel direction finder. Publ. October 1, 2000, it includes the reception of radio signals by an antenna array consisting of N antenna elements made identical in an amount of at least three and located in the direction-finding plane, measuring in each frequency subband the complex amplitudes of pairs of signals characterizing the phases of each radio signal received in the corresponding frequency subband by one of the antenna elements of the pair selected as a signal relative to the phase of the radio signal received in the same frequency subband by another of the antenna elements of the pair s, selected as a reference for all pairs of antenna elements used, the formation of two-dimensional angular spectra of each received in the corresponding frequency subband radio signal from the measured complex amplitudes of the signal pairs for different pairs of antenna elements of the antenna array according to the relative position of these antenna elements in the direction-finding plane, by which they judge azimuths and elevation angles of received radio signals.
Способ-аналог позволяет повысить точность пеленгования при сканировании в широком диапазоне частот и получить информацию об угле наклона фронта волны источника радиосигнала. Однако способу присущ и недостаток - низкая точность пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке. Способ не в полной мере использует информацию о поле пеленгуемого радиосигнала, заложенной в геометрии антенной системы. Кроме того, в данном способе точность пеленгования снижается из-за несинхронного подключения (через коммутатор) антенных элементов пары ко входам двухканального приемника.The analogue method allows to increase the direction finding accuracy when scanning in a wide frequency range and obtain information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal source. However, the method also has a disadvantage - low direction finding accuracy in a complex signal-noise environment. The method does not fully use information about the field of the direction-finding radio signal embedded in the geometry of the antenna system. In addition, in this method, the direction finding accuracy is reduced due to the non-synchronous connection (via the switch) of the antenna elements of the pair to the inputs of the two-channel receiver.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ пеленгации по пат. RU №2263327, МПК7 G01S 3/14 Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30. Он включает прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δfv, Δfv∈ΔF, v=1,2,...V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой,The closest in technical essence to the proposed method is the direction finding method according to US Pat. RU No. 2263327, IPC7
состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента Аl,h, где l,h=1,2,...,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δφl,h,ИЗМ(fv)=arctg(Uc(fv)/Us(fv)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.consisting of N identical omnidirectional antenna elements, where N> 2, located in the direction-finding plane and locally adapted to local conditions, sequential synchronous conversion of high-frequency signals of each pair of antenna elements of the antenna array into electrical signals of intermediate frequency, their discretization and quantization, formation of them four sequences of samples by dividing into quadrature components, storing in each sequence a given number of samples vadture components of signals, correction of stored samples of sequences of quadrature components by successively multiplying each of them by the corresponding sample of a given time window, generating from the corrected sequences of quadrature components of the samples of signals two complex sequences of samples of signals, the elements of which are determined by pairwise combining of the corresponding samples of the corrected sequences of quadrature components of the signals en ennyh elements, converting both complex sequences of signal samples through a Discrete Fourier Transform, pairwise multiplication sampling signal converted sequence of one antenna element to the corresponding complex conjugate samples of the transformed sequence signal at the same frequency as the other antenna element A l, h, where l, h = 1 , 2, ..., N, l ≠ h, calculation for the current pair of antenna elements of the phase difference of the signals for each frequency subband according to the formula Δφ l, h, ISM (f v ) = arctg (U c (f v ) / U s (f v )) , storing the obtained phase differences of the radio signals, generating and storing the reference set of phase differences of the signals based on the spatial arrangement of the antenna elements of the antenna array, the used frequency range and the given measurement accuracy, subtracting the corresponding values of the measured phase differences from the standard phase differences of the signals, squaring the obtained residual values and their summation over all pairs of antenna elements and all frequency subbands, storing the received amounts located one correspondence with the arrival directions of radio signals, to determine the most likely arrival direction of the radio signal in the horizontal and elevation planes for the lowest sum of squared residuals.
Способ-прототип позволяет решить поставленную перед ним задачу - улучшить качество пеленгования, а именно повысить его точность. Однако способу-прототипу так же присущ недостаток, связанный с низкой точностью пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке, когда спектры сигналов от различных источников граничат в частотной области или частично перекрываются. С другой стороны, неоптимальный прием оцениваемых сигналов (по полосе частот) ведет к ухудшению соотношения сигнал/(помеха+шум), что, в конечном счете, сказывается на реальной чувствительности пеленгатора и его точностных характеристиках.The prototype method allows us to solve the task assigned to it - to improve the quality of direction finding, namely to increase its accuracy. However, the prototype method also has a disadvantage associated with low accuracy of direction finding in a complex signal-noise environment, when the spectra of signals from various sources border in the frequency domain or partially overlap. On the other hand, non-optimal reception of the evaluated signals (over the frequency band) leads to a deterioration in the signal / (noise + noise) ratio, which ultimately affects the real sensitivity of the direction finder and its accuracy characteristics.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является пеленгатор по пат. RU №2263327, МПК7 G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30. Устройство-прототип содержит антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, сигнальный и опорный входы которого соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является входной установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенные умножитель, первый сумматор, третье запоминающее устройство, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров.The closest in technical essence to the proposed device is the direction finder according to US Pat. RU No. 2263327, IPC7 G01S 3/14. Method for direction finding of radio signals and direction finder for its implementation. Publ. 10/27/2005, bull. No. 30. The prototype device contains an antenna array made of N> 2 identical omnidirectional antenna elements located in the direction-finding plane and an accommodation option agreed with local conditions, an antenna switch, N inputs of which are connected to the corresponding N outputs of the antenna array, and the signal and reference outputs of the switch are connected respectively, to the signal and reference inputs of a two-channel receiver made according to the scheme with common local oscillators, an analog-to-digital converter made by two-channel respectively, with the signal and reference channels, and the signal and reference outputs of the intermediate frequency of the two-channel receiver are connected respectively to the signal and reference inputs of an analog-to-digital converter, the Fourier transform unit made two-channel, respectively, with the signal and reference channels, the signal and reference inputs of which are connected respectively with the signal and reference inputs of an analog-to-digital converter, the first and second storage devices, a subtraction unit, a reference generating unit values of phase differences, the primary spatial information parameters calculation unit, the first information input of which is connected to the signal output of the Fourier transform unit, and the second input - with the reference output of the Fourier transform unit, the first group of information outputs of the primary spatial information parameters calculation unit the inputs of the second storage device, the group of information outputs of which are connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block, group the reduced path of which is connected to the information outputs of the first storage device, the information inputs of which are connected to the information outputs of the unit for generating the phase difference reference values, the group of information inputs of which is the input mounting bus of the direction finder, the multiplier connected in series, the first adder, the third memory, the azimuth determination unit and elevation, and the first and second groups of information inputs of the multiplier are combined and connected to a group of formation outputs of a subtraction unit, a clock generator, the output of which is connected to the control input of the antenna switch, synchronization inputs of an analog-to-digital converter, Fourier transform unit, first, second and third storage devices, subtraction unit, multiplier, first adder, azimuth and elevation determination unit , a unit for generating reference values of phase differences and a unit for calculating primary spatial information parameters.
Целью заявляемых технических решений является разработка способа пеленгации радиосигналов и пеленгатора для его осуществления, обеспечивающих повышение точности пеленгации в сложной сигнально-помеховой обстановке, когда спектры сигналов от различных источников граничат в частотной области или частично перекрываются.The aim of the claimed technical solutions is to develop a method of direction finding of radio signals and direction finder for its implementation, providing improved direction finding accuracy in a complex signal-noise environment, when the spectra of signals from various sources border on the frequency domain or partially overlap.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе пеленгации радиосигналов, включающем прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δfv, Δfv∈ΔF, v=1,2,...V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента Аl на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента Аh, где l,h=1,2,...,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δφl,h,ИЗМ(fv)=arctg(Uc(fv)/Us(fv)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.The goal is achieved by the fact that in the known method of radio direction finding, comprising a receiving radio signals in the respective sub-band frequencies Δf v, Δf v ∈ΔF, v = 1,2, ... V, V = ΔF / Δf, an antenna array consisting of N identical omnidirectional antenna elements, where N> 2, located in the direction-finding plane and the placement variant agreed with local conditions, sequential synchronous conversion of high-frequency signals of each pair of antenna elements of the antenna array into electrical signals of intermediate frequency, discrete their synthesis and quantization, the formation of four sequences of samples from them by dividing into quadrature components, storing in each sequence a given number of B samples of the quadrature components of the signals, the correction of the stored samples of sequences of quadrature components by sequentially multiplying each of them by the corresponding sample of the specified time window, the formation of corrected sequences of quadrature components of the samples of the signals of two complex been consistent signal samples whose elements are determined by pairwise combining respective samples of the corrected sequence of quadrature component signals of the antenna elements, the transformation of both the complex sequences of signal samples through a Discrete Fourier Transform, pairwise multiplication of signal samples of the transformed sequence of one antenna element A l to corresponding complex conjugate of the signal samples are converted sequences on t the same frequency of the other antenna element А h , where l, h = 1,2, ..., N, l ≠ h, calculation for the current pair of antenna elements of the phase difference of the signals for each frequency subband according to the formula Δφ l, h, ISM ( f v ) = arctan (U c (f v ) / U s (f v )), storing the obtained phase differences of the radio signals, generating and storing a reference set of phase differences of the signals based on the spatial arrangement of the antenna elements of the antenna array, the frequency range used and the given accuracy measurements, subtraction from the reference phase differences of the signals of the corresponding values measured phase differences, squaring the obtained values of the residuals and summing them over all pairs of antenna elements and all frequency subbands, storing the received sums that are in unambiguous correspondence with the directions of arrival of the radio signals, determining the most probable direction of arrival of the radio signal in horizontal and elevation planes by the smallest amount squared residuals.
Для каждой пары антенных элементов и каждого поддиапазона вычисляют значения взаимной мощности сигналов Pl,h(fv) по формуле Запоминают полученные значения взаимной мощности Pl,h(fv), определяют суммарную мощность сигналов P(fv) путем суммирования взаимных мощностей по всем парам антенных элементов для каждого частотного поддиапазона Δfv. Запоминают значения суммарной мощности сигнала. Вычисляют среднее значение мощности сигнала в каждом частотном поддиапазоне по формуле где η - количество используемых в обработке антенных пар, определяют частотные поддиапазоны , в которых значение средней мощности сигнала превышает заданный порог Рпор. Запоминают значения пеленгов, соответствующих поддиапазонам . Определяют ширину спектров сигналов по количеству m прилегающих пеленгов Θj одного наименования по формуле Δfci=Δf×m. Определяют среднее значение частоты сигнала для всех обнаруженных излучений по формуле где - верхняя частота спектра i-го сигнала. Совместно запоминают средние значения частот сигналов ci и соответствующие им полосы частот Δfci. Последовательно во всем диапазоне ΔF выделяют полосы частот Δfci, подавляя мешающие сигналы и уточняют наиболее вероятное направление прихода радиосигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.For each pair of antenna elements and each subband, the values of the mutual power of the signals P l, h (f v ) are calculated by the formula Remember the obtained values of the mutual power P l, h (f v ), determine the total power of the signals P (f v ) by summing the mutual powers over all pairs of antenna elements for each frequency subband Δf v . The values of the total signal power are stored. The average signal power is calculated in each frequency subband according to the formula where η is the number of antenna pairs used in processing, frequency subbands are determined In which the average signal strength value exceeds a predetermined threshold R then. Bearing values of bearings corresponding to subranges . Determine the width of the spectra of the signals on the number m of adjacent bearings of one Θ j here the formula Δf ci = Δf × m. Determine the average signal frequency for all detected radiation according to the formula Where - the upper frequency of the spectrum of the i-th signal. Together remember average values of frequencies of signals ci and their corresponding frequency bands Δf ci . Consistently in the entire range ΔF, frequency bands Δf ci are distinguished, suppressing interfering signals and specify the most probable direction of arrival of radio signals in the horizontal and vertical planes.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе достигается более полный учет информации о частотном спектре пеленгуемого сигнала, что позволило реализовать процедуру адаптации приемных трактов. Последнее и обусловило положительный эффект в виде повышения точности пеленгования ИРИ в условиях сложной сигнально-помеховой обстановки.Thanks to the new set of essential features in the claimed method, a more complete account of information about the frequency spectrum of the direction-finding signal is achieved, which allowed the adaptation of the receiving paths to be implemented. The latter caused a positive effect in the form of increasing the accuracy of direction finding of the IRI in the conditions of a complex signal-noise environment.
В заявляемом пеленгаторе поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из антенной решетки, выполненной из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенного коммутатора, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифрового преобразователя, выполненного двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, выполненного двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, первого и второго запоминающих устройств, блока вычитания, блока формирования эталонных значений разностей фаз, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является первой установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенных умножителя, первого сумматора, третьего запоминающего устройства, блока определения азимута и угла места, причем первая и вторая группа информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератора синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, дополнительно введены четвертое, пятое и шестое запоминающие устройства, блок элементов «И», первый, второй и третий счетчики импульсов, второй сумматор, делитель, первый и второй блоки сравнения, блок определения средней частоты сигнала и цифровой полосовой фильтр, выполненный двухканальным, причем первый и второй сигнальные входы цифрового полосового фильтра соединены с выходами сигнального и опорного каналов аналого-цифрового преобразователя соответственно, а первый и второй сигнальные выходы соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока преобразования Фурье, последовательно соединены первый счетчик, пятое запоминающее устройство, второй сумматор, делитель, шестое запоминающее устройство и первый блок сравнения, причем счетный вход первого счетчика импульсов объединен с входами синхронизации пятого запоминающего устройства, второго сумматора, цифрового полосового фильтра и выходом генератора синхроимпульсов, а выход обнуления первого счетчика импульсов соединен со входами управления второго сумматора и делителя, входами синхронизации шестого запоминающего устройства и первого блока сравнения, и счетным входом второго счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала и с соответствующими вторыми входами блока элементов «И», первые входы которого объединены и соединены с выходом первого блока сравнения, а выходы блока элементов «И» соединены с группой адресных входов четвертого запоминающего устройства, первая и вторая группы информационных входов которого соединена с первой и второй группой информационных выходов блока определения азимута и угла места, а первая и вторая группа информационных выходов четвертого запоминающего устройства являются соответственно первой и второй выходными шинами пеленгатора, вторая установочная шина которого соединена со второй группой информационных входов первого блока сравнения, группа информационных входов второго блока сравнения объединена с второй выходной шиной пеленгатора, первый выход второго блока сравнения соединен с счетным входом третьего счетчика импульсов, а второй выход - со входом обнуления третьего счетчика импульсов, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала, группа информационных выходов которого соединена с группами входов управления цифрового полосового фильтра и двухканального приемника.In the inventive direction finder, the goal is achieved by the fact that in the known device consisting of an antenna array made of N> 2 identical omnidirectional antenna elements located in the direction finding plane and adapted to local conditions, an antenna switch, N inputs of which are connected to the corresponding N the outputs of the antenna array, and the signal and reference outputs of the switch are connected respectively to the signal and reference inputs of the two-channel receiver, made according to the scheme with common the terody, an analog-to-digital converter, made two-channel, respectively, with the signal and reference channels, and the signal and reference outputs of the intermediate frequency of the two-channel receiver are connected respectively to the signal and reference inputs of the analog-to-digital converter, the Fourier transform unit, made two-channel, respectively, with the signal and reference channels, the first and second storage devices, a subtraction unit, a unit for generating reference values of phase differences, a primary calculation unit spatial information parameters, the first information input of which is connected to the signal output of the Fourier transform unit, and the second input is connected to the reference output of the Fourier transform unit, the first group of information outputs of the primary spatial information parameters calculation unit is connected to the group of information inputs of the second storage device, group information outputs of which is connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block, the group of inputs of which is to be reduced is connected to the information the output outputs of the first storage device, the information inputs of which are connected to the information outputs of the unit for generating the reference values of the phase differences, the group of information inputs of which is the first mounting bus of the direction finder, series-connected multiplier, the first adder, the third storage device, the azimuth and elevation determining unit, the first and the second group of information inputs of the multiplier are combined and connected to the group of information outputs of the subtraction block, the gene clock generator, the output of which is connected to the control input of the antenna switch, synchronization inputs of an analog-to-digital converter, Fourier transform unit, first, second and third storage devices, a subtraction unit, a multiplier, a first adder, an azimuth and elevation determining unit, a reference value generating unit phase differences and the unit for calculating the primary spatial information parameters, additionally introduced the fourth, fifth and sixth storage devices, the block of elements "And", p the first, second and third pulse counters, the second adder, the divider, the first and second comparison units, the unit for determining the average frequency of the signal and a digital bandpass filter, made two-channel, and the first and second signal inputs of the digital bandpass filter are connected to the outputs of the signal and reference channels of the analog digital converter, respectively, and the first and second signal outputs are connected respectively to the signal and reference inputs of the Fourier transform unit, the first counter is connected in series, the fifth a memory device, a second adder, a divider, a sixth memory device and a first comparison unit, the counting input of the first pulse counter being combined with the synchronization inputs of the fifth memory device, the second adder, a digital band-pass filter and the output of the clock generator, and the zeroing output of the first pulse counter is connected to the inputs control of the second adder and divider, synchronization inputs of the sixth storage device and the first comparison unit, and the counting input of the second counter of impulses xs, the group of information outputs of which is connected to the first group of information inputs of the unit for determining the average frequency of the signal and the corresponding second inputs of the block of elements "And", the first inputs of which are combined and connected to the output of the first block of comparison, and the outputs of the block of elements "And" are connected to the group address inputs of the fourth storage device, the first and second groups of information inputs of which are connected to the first and second group of information outputs of the unit for determining the azimuth and elevation, and the first and the second group of information outputs of the fourth storage device are respectively the first and second output buses of the direction finder, the second installation bus of which is connected to the second group of information inputs of the first comparison unit, the group of information inputs of the second comparison unit is combined with the second output bus of the direction finder, the first output of the second comparison unit is connected with the counting input of the third pulse counter, and the second output with the zeroing input of the third pulse counter, information group Exit of which is connected with the second group of information inputs unit determining the average frequency of the signal, the group of information outputs of which is connected to the groups of the control inputs of the digital bandpass filter and a two-channel receiver.
Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи позволяет достичь цели изобретения: обеспечить более высокую точность пеленгования радиосигналов в сложной сигнально-помеховой обстановке.The listed new set of essential features due to the fact that new elements and communications are introduced allows to achieve the purpose of the invention: to provide higher accuracy of direction finding of radio signals in a complex signal-noise environment.
Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявленного способа пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления отсутствуют и, следовательно, заявленный объект обладает свойством новизны.The analysis of the prior art allows us to establish that analogues that are characterized by a combination of features that are identical to all the features of the claimed method of direction finding of radio signals and direction finder for its implementation are absent and, therefore, the claimed object has the property of novelty.
Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых способа и устройства показало, что они не следуют явным образом из уровня техники, из которого не выявлена известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявленный объект, соответствующим условию патентноспособности "изобретательский уровень".The study of known solutions in this and related fields of technology in order to identify signs that match the distinctive features of the prototype of the features of the claimed method and device showed that they do not follow explicitly from the prior art, from which the influence of transformations provided for by the essential features of the claimed invention is not known, to achieve the specified result, which allows us to consider the claimed object that meets the condition of patentability "inventive step".
Заявленный способ и устройство поясняются чертежами, на которых:The claimed method and device are illustrated by drawings, in which:
на фиг.1 представлена структурная схема пеленгатора;figure 1 presents the structural diagram of the direction finder;
на фиг.2 приведен порядок разбиения заданной полосы частот ΔF на поддиапазоны Δf;figure 2 shows the order of dividing a given frequency band ΔF into subbands Δf;
на фиг.3 иллюстрируется порядок формирования массива эталонных значений Δφl,h,ЭТ(fv);3 illustrates a procedure for forming an array of reference values Δφ l, h, ET (f v);
на фиг.4 приведен порядок формирования массива измеренных значений Δφl,h,ИЗМ(fv);figure 4 shows the order of formation of the array of measured values Δφ l, h, ISM (f v );
на фиг.5 иллюстрируется порядок формирования массива измеренных значений Pl,h,ИЗМ(fv);figure 5 illustrates the formation of an array of measured values of P l, h, ISM (f v );
на фиг.6 приведен порядок вычисления суммы поддиапазона v для ΔΘ1, и различных углов места Δβc;figure 6 shows the procedure for calculating the sum the subband v for ΔΘ 1 , and various elevation angles Δβ c ;
на фиг.7 приведен порядок формирования вектор-столбцов размерности С для каждого направления ΔΘk;figure 7 shows the order of formation of the vector columns dimension C for each direction ΔΘ k ;
на фиг.8 приведен амплитудный спектр сигналов и соответствующая ему частотно-пеленговая панорама;on Fig shows the amplitude spectrum of the signals and the corresponding frequency-bearing panorama;
на фиг.9 представлены используемые для обработки пары АЭ:figure 9 presents used for processing pairs of AE:
а) 8 - элементной антенной решетки и полнодоступного антенного коммутатора;a) 8 - elemental antenna array and a fully accessible antenna switch;
б) 16 - элементной антенной решетки при использовании полнодоступного антенного коммутатора;b) 16 - element antenna array when using a fully accessible antenna switch;
на фиг.10 приведен алгоритм вычисления эталонных разностей фаз;figure 10 shows the algorithm for calculating the reference phase difference;
на фиг.11 приведен алгоритм вычисления ширины спектра пеленгуемых сигналов и их центральной частоты.figure 11 shows the algorithm for calculating the width of the spectrum of direction-finding signals and their center frequency.
Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. На подготовительном этапе выполняются следующие операции.The implementation of the proposed method is illustrated as follows. At the preparatory stage, the following operations are performed.
Весь заданный диапазон частот ΔF делят на поддиапазоны, размеры которых Δf определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Поддиапазоны, количество которых V=ΔF/Δf нумеруют v=1,2,...,V (см. фиг.2). Рассчитывают средние частоты всех поддиапазонов по формуле fv=Δf(2v-1)/2.The entire specified frequency range ΔF is divided into subbands, the sizes of which Δf are determined by the minimum transmission bandwidth of the receiving paths of the direction finder. Subbands, the number of which V = ΔF / Δf are numbered v = 1,2, ..., V (see figure 2). The average frequencies of all subbands are calculated by the formula f v = Δf (2v-1) / 2.
На следующем этапе рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) для средних частот всех поддиапазонов fv. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения разностей фаз сигналов Δφl,h(fv) и значения взаимной мощности сигналов Рl,h(fv) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки.The next step is calculated reference values of primary-space information parameters (IPPU) for medium frequencies of all sub-bands f v. As the primary spatial information parameters, the phase differences of the signals Δφ l, h (f v ) and the values of the mutual power of the signals P l, h (f v ) are used for all possible pair combinations of antenna elements within the antenna array.
Выбор Δφl,h(fv) и Рl,h(fv) в качестве ППИП основан на следующем. Одним из наиболее перспективных направлений реализации измерителей пространственных параметров сигналов источников радиоизлучения (ИРИ) является использование интерферометрических пеленгаторов (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации - М.: Радио и связь, 2000, стр.138-139). Интерферометры существуют двух типов: фазовые и корреляционные (см. также стр.138) и базируются на использовании Δφl,h(fv) и Рl,h(fv) соответственно. Реализуемые с их помощью точностные характеристики пеленгаторов близки друг к другу, а некоторые отличия проявляются в различных условиях их применения. В предлагаемом способе пеленгации и пеленгаторе для получения максимальной информации о поле сигнала использованы оба ППИП: Δφl,h(fv) и Pl,h(fv). Порядок расчета эталонных значений Δφl,h(fv) следующий.The choice of Δφ l, h (f v ) and P l, h (f v ) as the PPIP is based on the following. One of the most promising directions for the implementation of measuring spatial parameters of signals from radio emission sources (IRI) is the use of interferometric direction finders (see Loginov N.A. Actual issues of radio monitoring in the Russian Federation - M .: Radio and Communication, 2000, pp. 138-139). Interferometers exist of two types: phase and correlation (see also p. 138) and are based on the use of Δφ l, h (f v ) and P l, h (f v ), respectively. The accuracy characteristics of direction finders realized with their help are close to each other, and some differences are manifested in different conditions of their application. In the proposed method of direction finding and direction finder, both PPIP are used to obtain maximum information about the signal field: Δφ l, h (f v ) and P l, h (f v ). The procedure for calculating the reference values Δφ l, h (f v ) is as follows.
Вводят топологию антенной системы (АС) пеленгатора. Данные по топологии АС включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки и ее ориентацию относительно направления на север. В качестве последнего возможно использование вектора, проходящего от второго АЭ в направлении первого АЭ (при кольцевой структуре антенной решетки).The topology of the antenna system (AS) of the direction finder is introduced. Data on the topology of the speakers include the values of the mutual distances between the antenna elements of the array and its orientation relative to the north direction. As the latter, it is possible to use a vector passing from the second AE in the direction of the first AE (with the annular structure of the antenna array).
В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг антенной решетки пеленгатора с дискретностью ΔΘk и Δβc на удалении нескольких длин волн. При этом полагается, что фронт приходящей волны плоский. Для каждого из угловых параметров ΔΘk, k=1,2,...,K и Δβc, с=1,2,...,С вычисляют значения разностей фаз Δφl,h,ЭТ(fv) для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки и всех частотных поддиапазонов V:In the process of calculating the reference primary spatial information parameters, the placement of the reference source alternately around the direction finder antenna array with discreteness ΔΘ k and Δβ c at a distance of several wavelengths is simulated. It is assumed that the front of the incoming wave is flat. For each of the angular parameters ΔΘ k , k = 1,2, ..., K and Δβ c , c = 1,2, ..., C, the values of the phase differences Δφ l, h, ET (f v ) are calculated for all possible combinations of pairs of antenna elements of the array and all frequency subbands V:
где Where
расстояние между плоскими фронтами волн в l-ном и h-ном антенных элементах, пришедшие к решетке под углами ΔΘk в азимутальной и Δβc в вертикальной плоскостях, l≠h, xl, yl, zl и xh, yh, zh координаты l-го и h-го антенных элементов решетки. С' - скорость света. В случае использования антенной решетки с плоским (горизонтальным) размещением АЭ (zl=zh) последнее выражение принимает вид:the distance between the planar wave front in the l-prefecture and h-prefecture antenna elements have come to the grating under angles ΔΘ k in azimuthal and Δβ c in vertical planes, l ≠ h, x l, y l, z l and x h, y h , z h are the coordinates of the lth and hth antenna elements of the array. C 'is the speed of light. In the case of using an antenna array with flat (horizontal) AE placement (z l = z h ), the last expression takes the form:
Полученные в результате измерений эталонные значения ППИП Δφl,h,ЭТ(fv) оформляются в виде эталонного массива данных, вариант представления информации в котором показан на фиг.3.Received as a result of measurements, the reference values of the PPIP Δφ l, h, ET (f v ) are made out in the form of a reference data array, a variant of the presentation of information in which is shown in Fig.3.
При обнаружении сигнала в заданной полосе частот ЛР формируют два массива измеренных ППИП Δφl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h,ИЗМ(fv) (см. фиг.4 и фиг.5), структура представления информации в которых аналогична выше рассмотренной на фиг.3. Для этого в пеленгаторе все измеренные значения Δφl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h,ИЗМ(fv) для всех сочетаний пар антенных элементов Аl,h всех V частотных поддиапазонов оформляют в соответствующие два массива ППИП.When a signal is detected in a given frequency band of the LR, two arrays of measured PPIP Δφ l, h, ISM (f v ) and P l, h, ISM (f v ) are formed (see Fig. 4 and Fig. 5), the information presentation structure in which is similar to that discussed above in figure 3. To do this, in the direction finder, all measured values Δφ l, h, ISM (f v ) and P l, h, ISM (f v ) for all combinations of pairs of antenna elements A l, h of all V frequency subbands are drawn into the corresponding two arrays of PPIP.
Выполнение последующих операций в предлагаемом способе пеленгации осуществляется параллельно по двум направлениям. В первом из них аналогично способу-прототипу последовательно для всех направлений ΔΘk, k=1,2,...,K; KΔΘk=2π, и всех углов места Δβc, с=1,2,...,С; СΔβc=π/2 вычисляют разность между эталонными Δφl,h,ЭТ(fv) и измеренными Δφl,h,ИЗМ(fv) ППИП, которые возводятся в квадрат и суммируют в соответствии с выражениемThe subsequent operations in the proposed method of direction finding is carried out in parallel in two directions. In the first of them, similarly to the prototype method, sequentially for all directions ΔΘ k , k = 1,2, ..., K; KΔΘ k = 2π, and all elevation angles Δβ c , s = 1,2, ..., C; SΔβ c = π / 2 calculating a difference between the reference Δφ l, h, ET (f v) and measured Δφ l, h, MOD (f v) IPPU which are squared and summed in accordance with the expression
На фиг.6 иллюстрируются порядок вычисления сумм в поддиапазоне Δfv для ΔΘ1 различных значений угла места Δβc. Для каждого направления ΔΘk, k=1,2,...,K, формируется вектор-столбец размерности С из соответствующих значений (см. фиг.7).6 illustrates the order of calculation of the sums in the subband Δf v for ΔΘ 1 different elevation angles Δβ c . For each direction ΔΘ k , k = 1,2, ..., K, a column vector is formed dimension C from the corresponding values (see Fig.7).
Определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях осуществляется путем поиска наименьшей суммы квадратов невязок среди для всех V частотных поддиапазонов.Determining the most probable direction of arrival of the radio signal in the horizontal and elevation planes is carried out by searching for the smallest amount squares of residuals among for all V frequency subbands.
Параллельно выше рассмотренным операциям определяют суммарную мощность сигналов P(fv) путем суммирования взаимных мощностей Pl,h(fv) по всем парам антенных элементов для каждого частотного поддиапазона:In parallel with the above operations, the total signal power P (f v ) is determined by summing the mutual powers P l, h (f v ) over all pairs of antenna elements for each frequency subband:
Следующей операцией, выполняемой в предлагаемом способе, является вычисление значения средней мощности сигнала для каждого частотного поддиапазона:The next operation performed in the proposed method is the calculation of the average signal power for each frequency subband:
где η - количество используемых в обработке антенных пар. Полученные значения v=1,2,...,V, в дальнейшем используются для выполнения операции сравнения с заданным порогом РПОР. Порядок выбора значения РПОР известен (см. Г.И.Тузов, В.А.Сивов, В.И.Прытков и др. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. Под ред. Г.И.Тузова. - М.: Радио и связь, 1985, стр.144-146).where η is the number of antenna pairs used in processing. Values obtained v = 1,2, ..., V, are further used to perform the comparison operation with a given threshold P POR . Procedure for selecting the values of P POR known (see G.I.Tuzov, V.A.Sivov, V.I.Prytkov et al Immunity radio systems with complex signals, Ed G.I.Tuzova -..... M .: Radio and Communication, 1985, pp. 144-146).
В результате выполнения операции сравнения мощностей и РПОР определяют частотные поддиапазоны , в которых с заданной вероятностью обнаружены оцениваемые сигналы. Значения запоминаются совместно с соответствующими им значениями пеленга Θj. Следует отметить, что в предлагаемом способе селекция сигналов различных ИРИ осуществляется только по значению Θj как наиболее информативному параметру. Угол места βi в большинстве практических случаев близок к нулю и поэтому малоинформативен. Кроме того, точность измерения угла места βi, как правило, ниже точности измерения пеленга Θj в силу реализационных особенностей используемых антенных решеток.As a result of the performance comparison operation ERP is determined and P frequency subbands in which estimated signals are detected with a given probability. Values are stored together with the corresponding values of bearing Θ j. It should be noted that in the proposed method, the selection of signals of various IRI is carried out only by the value Θ j as the most informative parameter. The elevation angle β i in most practical cases is close to zero and therefore uninformative. In addition, the accuracy of measuring the elevation angle β i , as a rule, is lower than the accuracy of measuring the bearing Θ j due to the implementation features of the used antenna arrays.
На основе полученной информации о поддиапазонах и соответствующих им пеленгах принимается решение о ширине спектров обнаруженных сигналов Δfci.Based on subband information received and their corresponding bearings, a decision is made on the spectral width of the detected signals Δf ci .
В качестве критерия для принятия данного решения в предлагаемом способе используется свойство примерного равенства параметра Θj для всех составляющих спектра сигнала одного ИРИ. При этом допускается разброс значений пеленга для соседних поддиапазонов в небольших пределах (например, ΔΘ=2°-3°), обусловленных погрешностями измерений в силу ряда известных причин (см. фиг.8).As a criterion for this decision in the proposed method uses the approximate equality of the parameter Θ j property for all components of the spectrum of a signal Iran. In this case, the spread of bearing values for adjacent subranges is allowed to be within small limits (for example, ΔΘ = 2 ° -3 °) due to measurement errors due to a number of well-known reasons (see Fig. 8).
После нахождения значений Δfci=Δf×m определяют средние значения частот обнаруженных сигналов ИРИAfter finding the values Δf ci = Δf × m determine the average frequencies of the detected signals IRI
где - верхняя частота i-го сигнала.Where - the upper frequency of the i-th signal.
На этом подготовительный этап частотной адаптации завершается. На основе полученной информации о Δfci и последовательно во всем диапазоне ΔF выделяют полосы частот Δfci, подавляя соседние мешающие сигналы и уточняют наиболее вероятное направление прихода радиосигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях.At this preparatory stage of frequency adaptation ends. Based on the information received on Δf ci and consistently throughout the range ΔF allocate bandwidth Δf ci suppressing neighboring interfering signals and clarify the most likely direction of arrival of radio signals in the horizontal and vertical planes.
Таким образом, в предлагаемом способе ППИП Рl,h(fv) используются для выполнения операции частотной адаптации измерителя с целью повышения точности получаемых оценок параметров Θ и β.Thus, in the proposed method PPIP P l, h (f v ) are used to perform the operation of frequency adaptation of the meter in order to improve the accuracy of the obtained estimates of the parameters Θ and β.
Пеленгатор (фиг.1) содержит антенную решетку 5, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованным с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор 6, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника 7, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь 8, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье 10, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье 10, а второй вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье 10, первая группа информационных выходов блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11 соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства 12, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания 13, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства 4, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз 3, группа информационных входов которого является первой установочной шиной 1 пеленгатора, последовательно соединенные умножитель 14, первый сумматор 15, третье запоминающее устройство 16, блок определения азимута и угла места 17, причем первая и вторая группа информационных входов умножителя 14 объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания 13, генератор синхроимпульсов 2, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора 6, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя 8, блока преобразования Фурье 10, первого 4, второго 12 и третьего 16 запоминающих устройств, блока вычитания 13, умножителя 14, первого сумматора 15, блока определения азимута и угла места 17, блока формирования эталонных значений разностей фаз 3 и блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров 11.The direction finder (Fig. 1) contains an antenna array 5 made of N> 2 identical omnidirectional antenna elements located in the direction-finding plane and a locally adapted arrangement, the antenna switch 6, the N inputs of which are connected to the corresponding N outputs of the antenna array, and the signal and the reference outputs of the switch are connected respectively to the signal and reference inputs of the two-channel receiver 7, made according to the scheme with common local oscillators, the analog-to-digital converter 8, made two-channel respectively, with the signal and reference channels, the signal and reference outputs of the intermediate frequency of the two-channel receiver connected respectively to the signal and reference inputs of the analog-to-digital converter, the Fourier transform unit 10, made two-channel, respectively, with the signal and reference channels, the unit for calculating the primary spatial information parameters 11 , the first information input of which is connected to the signal output of the Fourier transform unit 10, and the second input is connected to the reference output of the pre Fourier transform 10, the first group of information outputs of the primary spatial information parameters calculation unit 11 is connected to the group of information inputs of the second storage device 12, the group of information outputs of which is connected to the group of inputs of the subtracted subtraction unit 13, the group of inputs of which is reduced is connected to the information outputs of the first memory device 4, the information inputs of which are connected to the information outputs of the unit for generating the reference values of the phase differences 3, the group of information inputs of which is the first mounting bus 1 of the direction finder, the multiplier 14 connected in series, the first adder 15, the third storage device 16, the azimuth and elevation angle determination unit 17, the first and second group of information inputs of the multiplier 14 are combined and connected to the group of information outputs of the block subtraction 13, the clock generator 2, the output of which is connected to the control input of the antenna switch 6, synchronization inputs of the analog-to-digital converter 8, the conversion unit Fourier 10, first 4, second 12 and third 16 storage devices, a subtraction unit 13, a multiplier 14, a first adder 15, a block for determining the azimuth and elevation angle 17, a unit for generating reference values of phase differences 3 and a unit for calculating primary spatial information parameters 11 .
Для повышения точности пеленгования введены четвертое 18, пятое 22 и шестое 25 запоминающие устройства, блок элементов «И» 27, первый 21, второй 28 и третий 31 счетчики импульсов, второй сумматор 23, делитель 24, первый 26 и второй 32 блоки сравнения, блок определения средней частоты сигнала 30 и цифровой полосовой фильтр 9, выполненный двухканальным, причем первый и второй сигнальные входы цифрового полосового фильтра 9 соединены с выходами сигнального и опорного каналов аналого-цифрового преобразователя 8 соответственно, а первый и второй сигнальные выходы соединены соответственно с сигнальным и опорным входами блока преобразования Фурье 10, последовательно соединены первый счетчик 21, пятое запоминающее устройство 22, второй сумматор 23, делитель 24, шестое запоминающее устройство 25 и первый блок сравнения 26, причем счетный вход первого счетчика импульсов 21 объединен с входами синхронизации пятого запоминающего устройства 22, второго сумматора 23, цифрового полосового фильтра 9 и выходом генератора синхроимпульсов 2, а выход обнуления первого счетчика импульсов 21 соединен со входами управления второго сумматора 23 и делителя 24, входами синхронизации шестого запоминающего устройства 25 и первого блока сравнения 26, и счетным входом второго счетчика импульсов 28, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала 30 и с соответствующими вторыми входами блока элементов «И» 27, первые входы которого объединены и соединены с выходом первого блока сравнения 26, а выходы блока элементов «И» 27 соединены с группой адресных входов четвертого запоминающего устройства 18, первая и вторая группы информационных входов которого соединена с первой и второй группой информационных выходов блока определения азимута и угла места 17, а первая и вторая группа информационных выходов четвертого запоминающего устройства 18 являются соответственно первой 19 и второй 20 выходными шинами пеленгатора, вторая установочная шина 29 которого соединена со второй группой информационных входов первого блока сравнения 26, группа информационных входов второго блока сравнения 32 объединена с второй выходной шиной 20 пеленгатора, первый выход второго блока сравнения 32 соединен с счетным входом третьего счетчика импульсов 31, а второй выход - со входом обнуления третьего счетчика импульсов 31, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока определения средней частоты сигнала 30, группа информационных выходов которого соединена с группами входов управления цифрового полосового фильтра 9 и двухканального приемника 7.To improve the accuracy of direction finding, the fourth 18, fifth 22 and sixth 25 memory devices, the block of elements “I” 27, the first 21, the second 28 and the third 31 pulse counters, the second adder 23, the divider 24, the first 26 and the second 32 comparison blocks, block were introduced determining the average frequency of the signal 30 and the digital band-pass filter 9, made two-channel, and the first and second signal inputs of the digital band-pass filter 9 are connected to the outputs of the signal and reference channels of the analog-to-digital converter 8, respectively, and the first and second signal the outputs are connected respectively to the signal and reference inputs of the Fourier transform unit 10, the first counter 21, the fifth memory 22, the second adder 23, the divider 24, the sixth memory 25 and the first comparison unit 26 are connected in series, and the counting input of the first pulse counter 21 is combined with the synchronization inputs of the fifth memory device 22, the second adder 23, the digital band-pass filter 9 and the output of the clock generator 2, and the zeroing output of the first pulse counter 21 is connected to the control inputs the occurrence of the second adder 23 and the divider 24, the synchronization inputs of the sixth memory device 25 and the first comparison unit 26, and the counting input of the second pulse counter 28, the group of information outputs of which are connected to the first group of information inputs of the unit for determining the average frequency of the signal 30 and with the corresponding second inputs of the block elements "And" 27, the first inputs of which are combined and connected to the output of the first comparison unit 26, and the outputs of the block of elements "And" 27 are connected to the group of address inputs of the fourth storage device 18, the first and second groups of information inputs of which are connected to the first and second group of information outputs of the unit for determining the azimuth and elevation angle 17, and the first and second group of information outputs of the fourth storage device 18 are respectively the first 19 and second 20 output direction finding buses, the second installation the bus 29 of which is connected to the second group of information inputs of the first comparison unit 26, the group of information inputs of the second comparison unit 32 is combined with the second output bus 20 pele gator, the first output of the second comparison unit 32 is connected to the counting input of the third pulse counter 31, and the second output is to the zeroing input of the third pulse counter 31, the group of information outputs of which is connected to the second group of information inputs of the unit for determining the average frequency of the signal 30, the group of information outputs of which connected to groups of control inputs of a digital band-pass filter 9 and a two-channel receiver 7.
Пеленгатор (фиг.1) работает следующим образом. Перед началом работы пеленгатора рассчитываются эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров Δφl,h(fv) для средних частот всех поддиапазонов . Ширина поддиапазонов Δfv определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Для этого предварительно осуществляется описание пространственных характеристик антенной решетки 5. С этой целью измеряются взаимные расстояния между антенными элементами Аl,h решетки 5 (см. фиг.9) при их размещении на горизонтальной плоскости. В общем случае (Zl,h≠0) используются расстояния между проекциями пространственного размещения АЭ на горизонтальную плоскость, проходящую через первый антенный элемент. В этом случае для каждого АЭ дополнительно измеряются значения {Zl,h} как {Zl,h}={Zl} - {Zh}. Результаты измерений по шине 1 (см. фиг.1) поступают на вход блока формирования эталонных значений ППИП 3. Здесь по известному алгоритму (см. пат.RU №2283505, МПК 7 G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25; пат.RU №2263328, опубл. 24.05.2004 г., бюл. №30) вычисляются значения Δφl,h,ЭТ(fv), которые в дальнейшем хранятся в первом запоминающем устройстве 4 (см. фиг.3). Вводится склонение Θскл антенной решетки 5 относительно направления на север, например, как угол между векторами, проходящими через первый и второй АЭ и центр АР и направлением на север.The direction finder (figure 1) works as follows. Before the direction finder starts, reference values of the primary spatial information parameters Δφ l, h (f v ) are calculated for the middle frequencies of all subranges . The width of the subbands Δf v are determined by the minimum bandwidth of the receiving paths of the direction finder. For this, a spatial description of the
В процессе работы пеленгатора с помощью блоков с 5-го по 18-й (см. фиг.1) осуществляется поиск и обнаружение сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF. Принимаемые АР 5 сигналы на частоте fv поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 6. В задачу последнего входит обеспечение синхронного подключения в едином промежутке времени любых пар антенных элементов к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа двухканального приемника 7 поступают сигналы со всех возможных пар АЭ решетки 5 (см. фиг.9). При этом все АЭ периодически выступают в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 6). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.In the process of operation of the direction finder using blocks from the 5th to the 18th (see figure 1), the search and detection of IRI signals in a given frequency band ΔF is performed.
Сигналы, поступающие на входы приемника 7, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты приемника 7 сигналы поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, где синхронно преобразуются в цифровую форму. Полученные цифровые отсчеты сигналов антенных элементов Al и Аh в блоке 8 перемножаются на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на π/2. В результате в блоке 8 формируются четыре последовательности отсчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух антенных элементов Аl и Аh). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в АЦП 8 выполняют операцию перемножения отсчетов каждой квадратурной составляющей сигнала на соответствующие отсчеты временного окна. Порядок выполнения этих операций подробно рассмотрен в Пат. RU №2263328 и Пат. RU №2283505.The signals supplied to the inputs of the
На завершающем этапе в блоке 8 формируют две комплексные последовательности отсчетов путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей, которые поступают на входы цифрового полосового фильтра 9, выполненного двухканальным. В исходном положении ширина пропускания фильтров 9 устанавливается равной полосе пропускания РПУ 7.At the final stage, in
Сигналы с выходов аналого-цифрового преобразователя 8 через полосовой фильтр 9 поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 10. В результате выполнения в блоке 10 операции в соответствии с выражением получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов, принимаемых в АЭ Аl и Аh, а следовательно, и их мощностные и фазовые характеристики. Однако этого недостаточно для измерения Рl,h(fv) и Δφl,h(fv) в парах антенных элементов Al и Аh. Последнее предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражениемThe signals from the outputs of the analog-to-
где l,h=1,2,...,N, l≠h - номер АЭ. На его основе определяется Δφl,h(fv) какwhere l, h = 1,2, ..., N, l ≠ h is the number of AEs. Based on it, Δφ l, h (f v ) is defined as
и значение Рl,h(fv)and the value of P l, h (f v )
Эти функции (9) и (10) выполняются блоком вычисления ППИП 11. В устройстве-прототипе (см. Пат.RU №2263327, МПК 7 G01S 3/14, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30, стр.10) рассмотрена возможность нахождения аналогичным блоком 7 (прототипа) ППИП в соответствии с (9) и (10), однако в дальнейшей работе заявлено использование лишь значений Δφl,h(fv). В предлагаемом устройстве измеренные значения Δφl,h(fv) и Pl,h(fv) очередным импульсом генератора 2 записываются соответственно во второе 12 и пятое 22 запоминающие устройства. Данная операция повторяется до тех пор, пока не будут записаны в эти блоки значения ППИП для всех возможных сочетаний пар АЭ. Выполнение этой операции соответствует формированию массивов измеренных ППИП Δφl,h,ИЗМ(fv) и Pl,h(fv) (см. фиг.4 и 5).These functions (9) and (10) are performed by the calculating
Основное назначение блоков 13, 14, 15, 16, 17 и 3, 4 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δφl,h,ИЗМ(fv) (см. фиг.4) от эталонных значений (см. фиг.3), рассчитанных для всех направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc, и всех Δfv, (см. выражение 4). Данная операция осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.6, следующим образом. Эталонные значения Δφl,h,ЭТ(fv), хранящиеся в запоминающем устройстве 4, поступают на вход уменьшаемого блока вычитания 13. На вход вычитаемого блока 13 поступают измеренные значения Δφl,h,ИЗМ(fv) с выхода блока 12. Операция вычитания осуществляется в строгом соответствии с порядком формирования пар АЭ. Например, из Δφ2,7,ИЗМ(fv) поочередно вычитаются только значения Δφ2,7,ЭТ(fv) для всех направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc.The main purpose of
На следующем этапе полученные разности возводятся в квадрат в блоке 14. Данная операция необходима для того, чтобы все результаты операции вычитания имели положительное значение. В противном случае могла возникнуть ситуация, когда сумма положительных и отрицательных разностей (Δφl,h,ИЗМ(fv))+(-Δφl,h,ЭТ(fv)) компенсировали друг друга. Для возведения в квадрат каждый результат вычислений умножается на себя в блоке 14. Полученные квадраты разностей складываются в первом сумматоре 15 и записываются в третье запоминающее устройство 16. В результате в блоке 16 формируется массив данных (см. фиг.7), па основе которых могут быть получены искомые параметры Θ и β. Эта операция осуществляется блоком 17 путем поиска минимальной суммы в массиве данных (см.фиг.7).In the next step, the differences obtained are squared in
Предварительные результаты измерений пространственных параметров Θj и βi очередным импульсом генератора 2 переписываются в запоминающее устройство 18 и поступают на выходные шины пеленгатора 19 и 20.Preliminary measurements of the spatial parameters Θ j and β i by the next pulse of the
Предназначение блоков с 21-го по 32-й, а также 9-го состоит в том, чтобы измерить ширину спектра обнаруженных сигналов, их средние частоты и на основе этих данных обеспечить оптимальный (в частотной области) прием обнаруженных излучений для уточнения полученных значений пространственных параметров Θj и βi. Данная операция осуществляется параллельно с измерением блоками 3,4 и 12-17 параметров Θj и βi для обеспечения более высокой скорости выполнения измерений.The purpose of the blocks from the 21st to the 32nd, as well as the 9th, is to measure the width of the spectrum of the detected signals, their average frequencies and based on these data to provide the optimal (in the frequency domain) reception of the detected radiation to refine the obtained spatial values parameters Θ j and β i . This operation is carried out in parallel with the measurement of blocks Θ j and β i by blocks 3,4 and 12-17 to ensure a higher measurement speed.
Предназначение блоков 22 и 23 состоит в том, чтобы обеспечить вычисление суммарной мощности сигналов Р(fv) путем суммирования взаимных мощностей Рl,h(fv) по всем парам антенных элементов (5). В блоке 23 осуществляется последовательное суммирование поступающих на его вход значений Pl,h(fv) с выхода блока 22.Продвижение информации с выхода блока 22 на вход бока 23 осуществляется импульсами генератора 2. После поступления η тактовых импульсов (что соответствует количеству используемых в обработке пар АЭ) на выходе блока 23 формируется значение суммарной мощности Р(fv) для поддиапазона Δfv, значение которой поступает на информационный вход делится на η (блок 24). Передним фронтом управляющего импульса, сформированным на выходе счетчика импульсов 21, в блоке 24 выполняется операция деления на η (6), что соответствует вычислению значения средней мощности сигнала в частотном поддиапазоне Δfv. Этим же импульсом результаты вычислений записываются в шестое запоминающее устройство 25. Задним фронтом импульса с выхода счетчика 21 обнуляется сумматор 22. В результате блок 22 готов к новому циклу вычисления суммарной мощности P(fv+1).Purpose of blocks 22 and 23 is to ensure the calculation of the total power signal P (f v) by summing the mutual power P l, h (f v) for all pairs of antenna elements (5). In block 23, the values P l, h (f v ) received at its input are sequentially summed from the output of block 22. Information from the output of block 22 to the input of side 23 is transmitted by pulses of
В течение V аналогичных итераций в блок 25 записываются значения для всех частотных поддиапазонов. Значения средней мощности последовательно поступают на вход первого блока сравнения 26 (под воздействием импульсов с выхода счетчика 21). В случае превышения текущим значением порогового уровня РПОР на выходе блока 26 формируется управляющий импульс, разрешающий прохождению информации с выхода счетчика 28 на адресный вход запоминающего устройства 18. В результате записанное по этому адресу v, v=1,2,...,V; измеренное значение пеленга Θj поступает на вход второго блока сравнения 32. Назначение блоков 31 и 32 состоит в том, чтобы измерить ширину спектра пеленгуемых сигналов. В качестве критерия принадлежности излучения к одному источнику в предлагаемом устройстве использовано примерное равенство значений пеленгов Θj (см. фиг.8). Вновь пришедшее значение пеленга Θj с выхода блока 18 сравнивается в блоке 32 с предшествующим значением. В случае принятия положительного решения на первом выходе блока 32 формируется импульс, поступающий на счетный вход счетчика 31 увеличивая его содержимое на единицу. В результате код числа m в блоке 31 позволяет определить ширину спектра сигнала как Δfci=Δf×m. Значение m с выхода счетчика 31 поступает на информационные входы блока измерения средней частоты сигнала 30. В случае отрицательного решения в блоке 32 на его втором выходе формируется управляющий сигнал, который обнуляет содержимое счетчика 31.During V similar iterations, values are written to block 25 for all frequency subbands. Average power values sequentially fed to the input of the first comparison unit 26 (under the influence of pulses from the output of the counter 21). In case of exceeding the current value a threshold level P POR at the output of block 26, a control pulse is generated that allows information to pass from the output of counter 28 to the address input of memory 18. As a result, v, v = 1,2, ..., V; the measured value of the bearing Θ j is fed to the input of the second comparison unit 32. The purpose of the blocks 31 and 32 is to measure the width of the spectrum of the direction-finding signals. As a criterion for the belonging of radiation to one source in the proposed device, the approximate equality of the bearings Θ j values is used (see Fig. 8). The newly arrived bearing value Θ j from the output of block 18 is compared in block 32 with the previous value. If a positive decision is made, a pulse is generated at the first output of block 32, which arrives at the counting input of the counter 31, increasing its content by one. As a result, the code number m in block 31 to determine the width as the signal spectrum Δf ci = Δf × m. The value of m from the output of the counter 31 is fed to the information inputs of the measuring unit of the average frequency of the signal 30. In the case of a negative decision in block 32, a control signal is generated at its second output, which resets the contents of the counter 31.
В функцию блока 31 входит определение средней частоты спектра сигнала обнаруженного ИРИ в соответствии с (7) используя информацию о его граничной частоте и ширине спектра Δfci, поступающую с выходов счетчиков импульсов 28 и 31 соответственно.The function of block 31 includes determining the average frequency of the signal spectrum detected by IRI in accordance with (7) using information about its cutoff frequency and spectrum width Δf ci output of the pulse outputs of counters 28 and 31, respectively.
Измеренные значения Δfci и поступают на управляющий вход цифрового полосового фильтра 9 и вход управления приемником 7. Последний настраивается на частоту , а в цифровом полосовом фильтре в обеих каналах формируется полоса пропускания Δfci.The measured values of Δf ci and arrive at the control input of the digital band-
Дальнейшая работа пеленгатора осуществляется по описанному выше алгоритму. Уточненные значения пространственных параметров Θ и β поступают на выходные шины 19 и 20 устройства.Further direction finder operation is carried out according to the algorithm described above. The adjusted values of the spatial parameters Θ and β are supplied to the output buses 19 and 20 of the device.
В устройстве, реализующем предложенный способ, используется известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе.The device that implements the proposed method uses known elements and blocks described in the scientific and technical literature.
Варианты реализации антенных элементов и антенной решетки 5 широко рассмотрены в литературе (см. Саидов А.С. и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997; Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham/ Massachusetts. Artech House, inc., 1981. - 298 p.). Для заявляемого пеленгатора целесообразно использовать один из широко известных типов антенн: симметричные и несимметричные вибраторы (объемные вибраторы), дискоконусные антенны, биконические антенные элементы и др. Выбор антенных элементов определяется заданным частотным диапазоном ΔF (коэффициентом перекрытия), конструктивными особенностями антенной решетки. В общем случае размещение АЭ в горизонтальной и вертикальной плоскостях может быть произвольным. Разнос АЭ в вертикальной плоскости улучшает точностные характеристики пеленгатора при измерении Δβ. Количество используемых антенных элементов N и расстояние между ними определяются заданной точностью измерения пространственных параметров, диапазоном рабочих частот ΔF и эффектом взаимного влияния АЭ друг на друга. Последние определяет минимальное расстояние между АЭ решетки 5.Implementation options for antenna elements and
Для обеспечения наиболее высокой и равной со всех направлений точности пеленгования целесообразно использование АР 5 с кольцевым (эллиптическим) размещением АЭ (см. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радио пеленгации. - М.: Сов. Радио, 1964. - 640 с.) с максимально возможным радиусом и разносом по высоте.To ensure the highest and equal direction finding accuracy from all directions, it is advisable to use
Важным аспектом выполнения АР 5 является реализация коэффициента перекрытия КПЕР частотного диапазона. В случаях, когда КПЕР задается равным 10 и более необходим переход к использованию АР с двойной и более кольцевой структурой.An important aspect of the implementation of the
Анализ зависимости количества АЭ N и КПЕР (по уровню взаимного влияния АЭ в нижней части диапазона частот и неоднозначности получаемых оценок в его верхней части) показал, что для устранения негативных явлений и их влияния на точность пеленгования при КПЕР=10 необходимо иметь не менее 8 АЭ совместно с полнодоступным антенным коммутатором и более 14 АЭ - при использовании неполнодоступного коммутатора (см. Пат. RU 2263328, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30).An analysis of the dependence of the number of AE N and K PER (according to the level of mutual influence of AE in the lower part of the frequency range and the ambiguity of the estimates obtained in its upper part) showed that in order to eliminate negative phenomena and their influence on the direction finding accuracy at K PER = 10, it is necessary to have at least 8 AEs together with a fully accessible antenna switch and more than 14 AEs when using a partially accessible switch (see Pat. RU 2263328, publ. 10.27.2005, bul. No. 30).
Антенный коммутатор (АК) 6 обеспечивает синхронное подключение в едином промежутке времени любых пар АЭ к опорному и сигнальному выходам. Реализация АК 6 широко известна (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.; Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987. - 120 с.).Antenna switch (AK) 6 provides a synchronous connection in a single period of time any pairs of AE to the reference and signal outputs. The implementation of
Двухканальный приемник 7 может быт реализован с помощью двух полупрофессиональных приемников IC-R8500 фирмы ICOM (см. Communication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). При этом первый и второй гетеродины одного из приемников используются одновременно в качестве первого и второго гетеродинов соответственно второго приемника. Кроме того, в качестве приемника 7 могут попарно использоваться и другие приемники фирмы ICOM: IC-R7000, IC-PCR1000.Two-
Двухканальные аналого-цифровой преобразователь 8, цифровой полосовой фильтр 9 и блок преобразования Фурье 10, а также блок вычисления ППИП 11 и второе запоминающее устройство 12 реализуются с помощью стандартных плат: субмодуля цифрового приема ADMDDC2WB и ADP60PCI v.3.2 на процессоре Shark ADSP-21062. Руководство пользователя (см. e-mail: insvs@arc.ru www-сервер www.insys.ru). Субмодуль ADMDDC2WB реализует функции блока 8 и содержит микросхемы DIGITAL DOWN CONVERTER (DDC) AD6620 фирмы Analog Devices для извлечения части полосы частот из широкой входной полосы сигнала на промежуточной частоте 10,7 МГц приемника 7 IC-R8500, преобразование этой полосы в полосу модулирующих частот и вывод ее в квадратуре, данная операция осуществляется путем умножения оцифрованного сигнала на квадратурное опорное колебание внутреннего генератора DDC.A two-channel analog-to-
Судмодуль цифрового приема ADMDDC2WB используется в несущих платах типа ADP6015A, ADP60PCI, ADP62PCI. Базовый модуль на базе платы ADP60PCI v.3.2 на процессоре Shark ADSP-21062 реализует функцию дискретного преобразования Фурье (блок 10), операцию умножения на комплексно-сопряженную пару отсчетов каналов (блок 10), цифрового полосового фильтра (блок 9), нахождения разности фаз сигналов Δφl,h,изм(fv) и Pl,h(fv) (блок 11), а также запоминание измеренных значений разностей фаз (блок 12).The digital reception module ADMDDC2WB is used in carrier boards of the ADP6015A, ADP60PCI, ADP62PCI type. The basic module based on the ADP60PCI v.3.2 board on the Shark ADSP-21062 processor implements the discrete Fourier transform function (block 10), the operation of multiplication by a complex conjugate pair of channel samples (block 10), a digital band-pass filter (block 9), and finding the phase difference signals Δφ l, h, ISM (f v ) and P l, h (f v ) (block 11), as well as storing the measured values of the phase differences (block 12).
Первый и второй сумматоры 15 и 23 соответственно и блок вычитания 13 реализуются по известным схемам (см. Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.).The first and
Первое, третье, пятое и шестое запоминающие устройства 4, 16, 22, 25 соответственно представляют из себя буферные запоминающие устройства (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.).The first, third, fifth and
Умножитель 14 реализует операцию возведения в квадрат, а его выполнение освещено в книге Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.The
Блок формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров 3 предназначен для создания таблиц эталонных значений разностей фаз Δφl,h,ЭТ(fv) для различных пар антенных элементов, l,h=1,2,...,N; l≠h, различных поддиапазонов частот v и различных направлений прихода сигнала ΔΘk и Δβc, с заданной дискретностью, k=1,2,...,К; К×ΔΘk=2π; с=1,2,..., С; С×Δβc=π/2. На подготовительном этапе по первой установочной шине 1 задаются следующие исходные данные:The unit for the formation of a reference set of primary
- сектор обработки по азимуту {Θmin, Θmax};- azimuth processing sector {Θ min , Θ max };
- сектор обзора по углу места {βmin, βmax};- viewing sector in elevation {β min , β max };
- точность нахождения углового параметра ΔΘk;- the accuracy of finding the angular parameter ΔΘ k ;
- точность нахождения угломестного параметра Δβc;- the accuracy of finding the elevation parameter Δβ c ;
- топология размещения антенных элементов {dl,h};- placement topology antenna elements {d l, h};
- разнос антенных элементов в вертикальной плоскости {Zl,h};- spacing of the antenna elements in the vertical plane {Z l, h };
- диапазон частот ΔF, ширину Δf и средние частоты {fv} поддиапазонов.- the frequency range ΔF, the width Δf and the middle frequencies {f v } of the subbands.
Величины {Θmin, Θmax} и {βmin, βmax} зависят от местоположения пеленгатора относительно зоны контроля. Точность нахождения угловых параметров ΔΘk и Δβc. определяются, в конечном счете, заданной точностью пеленгации, размещением пеленгатора относительно зоны контроля и ограничивается инструментальной точностью. Последняя в свою очередь определяется типом (размерами и геометрией) используемой АР 5, характеристиками АЭ, частотным диапазоном ΔF условиями распространения радиоволн, видом модуляции сигнала и др. Задача блока 3 состоит в том, чтобы для данного пеленгатора, каждого частотного поддиапазона Δfv заданной топологии АР 5 с дискретностью по азимуту ΔΘk и угла места Δβc, рассчитать идеальные (эталонные) значения разностей фаз для всех возможных пар антенных элементов Δφl,h,ЭТ(fv).The quantities {Θ min, Θ max} and {β min, β max} depend on the relative location finder control zone. The accuracy of finding the angular parameters ΔΘ k and Δβ c . ultimately determined by the specified direction finding accuracy, the location of the direction finder relative to the control zone and is limited by instrumental accuracy. The latter, in turn, is determined by the type (size and geometry) of the
Блок 3 может быть выполнен в виде автомата на базе высокопроизводительного 16-ти разрядного микропроцессора К1810 ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - 3-е изд., перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.) и работающего в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.10.
Четвертое запоминающее устройство 18 представляет из себя двухканальное буферное запоминающее устройство, реализация которого известна (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.).The fourth storage device 18 is a two-channel buffer storage device, the implementation of which is known (see Large Integrated Circuits of Storage Devices: Reference Book / A.Yu. Gordenov et al. - M.: Radio and Communications, 1990. - 288 p .; Lebedev O. N. Chips of memory and their application. - M.: Radio and communications, 1990. - 160 p.).
Построение генератора тактовых импульсов 2 известно и широко освещено в литературе (Радиоприемные устройства: учебное пособие по радиотехнике. Спец. ВУЗов / Ю.Т. Давыдов и др. М.: Высшая школа, 1989. - 342 с.; Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех: Часть II. В.В.Никитченко. - Л.: ВАС.-1990. - 176 с.).The construction of a
Реализация первого, второго и третьего счетчиков импульсов 21, 28 и 31 трудностей не вызывает. Они могут быть реализованы на микросхемах ТТЛ серии, например 155ИЕ2 (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин и др. /Под. Ред. Б.В.Тарабрина; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.). Необходимая емкость блоков соответственно η, V и М обеспечивается за счет последовательного подключения необходимого количества микросхем 155ИЕ2.The implementation of the first, second and third pulse counters 21, 28 and 31 does not cause difficulties. They can be implemented on TTL series microcircuits, for example 155IE2 (see the Handbook of Integrated Circuits / B.V. Tarabrin et al. / Ed. By B.V. Tarabrin; 2nd ed., Revised and additional - M .: Energy, 1980 .-- 816 p.). The required capacity of the blocks, respectively, η, V, and M is provided due to the serial connection of the required number of chips 155IE2.
Реализация блока определения азимута и угла места 17 известна и широко освещена в литературе. Она также, как и устройстве-прототипе, предназначена для поиска минимального значения суммы квадратов невязок (см. выражение 4). Блок 17 целесообразно реализовать по пирамидальной схеме с использованием быстродействующих компараторов (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.).The implementation of the unit for determining the azimuth and elevation angle 17 is known and widely covered in the literature. It, as well as the prototype device, is designed to search for the minimum value of the sum of squared residuals (see expression 4). Block 17, it is advisable to implement the pyramid scheme using high-speed comparators (see. Shevkople BV Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. 2nd ed. Revised and ext. - M .: Radio and communications, 1990. - 512 p. .).
Реализация блоков сравнения 26 и 32 известна и широко освещена в литературе, они могут быть реализованы на компараторах (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.).The implementation of comparison blocks 26 and 32 is known and widely reported in the literature, they can be implemented on comparators (see. Shevkoples B.V. Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. 2nd ed. Revised and enlarged. - M .: Radio and Communication, 1990. - 512 p.).
Блок элементов «И» может быть реализован набором элементарной логики на базе микросхем ТТЛ-ной серии, например, 155 или 133 серии, количество используемых элементов «И» определяется значением числа V (емкостью счетчика 28). При этом первые входы всех элементов «И» объединены и соединены с выходом первого блока сравнения 26 (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрик, С.В.Якубовский, Н.А.Барканов и др.; Под ред. Б.В.Тарабрина. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.).The block of “I” elements can be implemented by a set of elementary logic based on TTL-series microcircuits, for example, 155 or 133 series, the number of “I” elements used is determined by the value of the number V (counter capacity 28). At the same time, the first inputs of all “AND” elements are combined and connected to the output of the first comparison unit 26 (see the Handbook of Integrated Circuits / B.V. Tarabrik, S.V. Yakubovsky, N.A. Barkanov, etc.; Ed. B.V. Tarabrina, 2nd ed., Revised and enlarged - M .: Energia, 1980 .-- 816 p.).
Реализация бока определения средней частоты сигнала 30 известна и трудностей не вызывает. Основное назначение блока - реализация выражения (7). В блоке 30 осуществляется операция деления на два числа «m», поступающего с выхода блока 31 и пересчет полученной величины в значение несущей частоты (7) используя информацию, поступающую с выхода блока 28. Блок 30 может быть реализован на регистрах сдвига (микросхемах ТТЛ-й серий) как при выполнении первой, так и второй функции. Следует отметить, что наиболее предпочтительной является реализация блоков 18-го и с 25-го по 32-ой в виде автомата на базе высокопроизводительного микропроцессора, например, К1810 ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.). Алгоритм работы такого автомата приведен на фиг.11. Здесь величина ДО обозначает допустимое значение дисперсии оцениваемого параметра Θ.The implementation of the side to determine the average frequency of the signal 30 is known and does not cause difficulties. The main purpose of the block is the implementation of expression (7). In block 30, the operation of dividing by two numbers "m", coming from the output of block 31, and converting the obtained value to the value of the carrier frequency (7) using the information received from the output of block 28. Block 30 can be implemented on shift registers (TTL series chips) both when performing the first and second functions. It should be noted that the most preferred is the implementation of the blocks of the 18th and from the 25th to the 32nd in the form of an automaton based on a high-performance microprocessor, for example, K1810 VM86 (see Veniaminov V.N. et al. Chips and their application: Reference allowance. - 3rd ed., revised and enlarged. - M.: Radio and Communications, 1990. - 512 p.). The operation algorithm of such an automaton is shown in Fig. 11. Here, the DO value indicates the allowable value of the variance of the estimated parameter Θ.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007127400/09A RU2341811C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007127400/09A RU2341811C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2341811C1 true RU2341811C1 (en) | 2008-12-20 |
Family
ID=40375294
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007127400/09A RU2341811C1 (en) | 2007-07-17 | 2007-07-17 | Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2341811C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477551C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method |
RU2505832C2 (en) * | 2012-02-03 | 2014-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio signal direction finding and direction finder for realising said method |
RU2598648C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio direction-finding and radio direction finder therefor |
RU2798775C1 (en) * | 2023-02-14 | 2023-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ") | Direction-finding method for telephone radio signals with amplitude modulation |
-
2007
- 2007-07-17 RU RU2007127400/09A patent/RU2341811C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2477551C1 (en) * | 2011-11-01 | 2013-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method |
RU2505832C2 (en) * | 2012-02-03 | 2014-01-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio signal direction finding and direction finder for realising said method |
RU2598648C1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-09-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for radio direction-finding and radio direction finder therefor |
RU2798775C1 (en) * | 2023-02-14 | 2023-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ") | Direction-finding method for telephone radio signals with amplitude modulation |
RU2814220C1 (en) * | 2023-07-04 | 2024-02-28 | Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" (ООО "СТЦ") | Method of detecting and evaluating characteristics of wideband signals and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2283505C1 (en) | Method and device for determining coordinates of a radio radiation source | |
RU2423719C1 (en) | Method for adaptive measurement of spatial parameters of radio-frequency radiation sources and device for realising said method | |
RU2263328C1 (en) | Method and device for determining coordinates of radio emission source | |
US10955542B2 (en) | Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device | |
RU2419106C1 (en) | Method and device for determining coordinates of radio-frequency radiation source | |
RU2510044C1 (en) | Method and apparatus for determining coordinates of radio-frequency radiation sources | |
RU2383897C1 (en) | Radio signal df method and direction finder to this end | |
CN111903218B (en) | Interferometer direction finding method based on Chinese remainder theorem | |
JP3600459B2 (en) | Method and apparatus for estimating direction of arrival of radio wave | |
RU2477551C1 (en) | Method for multichannel adaptive reception of radio signals and apparatus for realising said method | |
RU2684321C1 (en) | Phase direction finder | |
JP2020159848A (en) | Radar device and method for determining range sidelobe | |
RU2546330C1 (en) | Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects | |
RU2341811C1 (en) | Method of finding direction of radio signals and direction finder to this end | |
RU2598648C1 (en) | Method for radio direction-finding and radio direction finder therefor | |
RU2144200C1 (en) | Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder | |
RU2752249C2 (en) | Multichannel direction finder of rf radio signals | |
RU2296341C1 (en) | Mode of definition of the coordinates of a radiation source | |
RU2546329C1 (en) | Method for polarisation-sensitive detection of mobile objects | |
RU2505832C2 (en) | Method for radio signal direction finding and direction finder for realising said method | |
RU128726U1 (en) | DEVICE FOR EVALUATING THE DIFFERENCE OF THE MOMENTS OF RECEIVING RADIO SIGNALS IN TWO SPACED RECEIVING POINTS | |
JP2004198189A (en) | Azimuth detection device | |
RU2526536C1 (en) | Amplitude-based radio direction-finder (versions) | |
RU2659810C1 (en) | Method and apparatus for determining coordinates of radio emission sources | |
RU2184980C1 (en) | Procedure measuring intensity of electromagnetic field of radio signals and device for its implementation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090718 |