RU2565067C1 - Bearing measurement method and apparatus therefor - Google Patents

Bearing measurement method and apparatus therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2565067C1
RU2565067C1 RU2014125387/07A RU2014125387A RU2565067C1 RU 2565067 C1 RU2565067 C1 RU 2565067C1 RU 2014125387/07 A RU2014125387/07 A RU 2014125387/07A RU 2014125387 A RU2014125387 A RU 2014125387A RU 2565067 C1 RU2565067 C1 RU 2565067C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phase
cos
antenna
bearing
relative
Prior art date
Application number
RU2014125387/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Сергеевич Щербаков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "АВИАКОМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "АВИАКОМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "АВИАКОМ"
Priority to RU2014125387/07A priority Critical patent/RU2565067C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565067C1 publication Critical patent/RU2565067C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: group of inventions relates to radio direction-finding and can be used to determine the bearing of radio-frequency sources of composite signals in conditions where the antenna is tilted relative to the bearing plane. The result is achieved due to that the inventions are based on the use of a differential-phase method. Said result is achieved due to that a bearing is formed from the phase (α) of a modulating wave. The pitch (θ) and roll (γ) values of the aircraft are used to generate the tilt parameter of the antenna of a radio direction-finder [cos(γ)] relative to the bearing plane and the angle (φ) of the direction of the minor axis of an ellipse, its projection on the bearing plane relative to the heading of the aircraft, which is subtracted from the phase value. The resultant difference is used to generate values of a cosine function {cos(α-φ)} and a sine function {sin(α-φ)}; the sine function is then multiplied by the tilt parameter {cos(γ)·sin(α-φ)}, after which a double arctangent function is calculated. The value of the function is summed with the previously subtracted angular value of the direction of the minor axis of the ellipse (φ) relative to the heading in the bearing plane {atan2[cos(α-φ), cos(γ)·sin(α-φ)]+φ}, wherein the summation result is the desired bearing. A radio direction-finder which realises the method includes an antenna consisting of N dipoles arranged on a circle, a switch, two receivers, a π/2 phase changer, an antenna tilt compensator and a spatial orientation coordinate converter, connected to each other in a certain manner.
EFFECT: high accuracy bearing measurement.
2 cl, 5 dwg

Description

Группа изобретений относится к радиопеленгации и может использоваться для определения пеленга источника радиоизлучения (ИРИ) сложных сигналов в условиях наклона антенны относительно плоскости пеленгования.The group of inventions relates to direction finding and can be used to determine the bearing of a source of radio emission (IRI) of complex signals under conditions of the antenna tilting relative to the direction-finding plane.

Известен способ определения пеленга, основанный на использовании эффекта Доплера, обусловленного фазовой модуляцией, возникающей при круговом вращении приемной антенны (В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин. Радиопеленгация. - М., Воениздат, 1966, 248 с. /§ 5.4/), в результате чего мгновенную ЭДС в антенне можно записать как A known method for determining the bearing, based on the use of the Doppler effect due to phase modulation arising from the circular rotation of the receiving antenna (V. A. Vartanesyan, E. Sh. Goikhman, M. I. Rogatkin. Radio direction finding. - M., Military Publishing, 1966, 248 pp. / § 5.4 /), as a result of which the instantaneous EMF in the antenna can be written as

Figure 00000001
Figure 00000001

Здесь: λ - длина волны пеленгуемого сигнала, α - азимут на передатчик, R - радиус антенны, а Ωt - текущее значение азимута вращения антенны. С учетом этого выражения при малых значениях индекса фазовой модуляции 2πR/λ и с помощью фазового детектора можно выделить колебания модулирующей частоты Ω, фаза которого соответствует азимуту α на ИРИ.Here: λ is the wavelength of the direction-finding signal, α is the azimuth to the transmitter, R is the radius of the antenna, and Ωt is the current value of the azimuth of rotation of the antenna. Given this expression, for small values of the phase modulation index 2πR / λ and using a phase detector, it is possible to isolate the oscillations of the modulating frequency Ω, whose phase corresponds to the azimuth α in the IRI.

Известно также устройство для определения пеленга этим способом (Беляевский Л.С., Новиков В.С., Олянюк П.В. Основы радионавигации: Учебник для вузов гражд. авиации. М.: Транспорт, 1982. - с. 288. Стр. 76, рис. 3.10). Устройство содержит антенну, в состав которой входит вращающийся по окружности диполь (или N переключаемых диполей и коммутатор) и неподвижный диполь, расположенный в центре окружности, два приемника, входы которых подключены к соответствующим выходам антенны (вращающегося и неподвижного диполей), а выходы соединены с фазовым детектором. Вращение антенны (переключение диполей) осуществляется синхронно с генератором опорных напряжений, а определение азимута выполняется с помощью фазометра, входы которого подключены к выходу фазового детектора и генератору опорных напряжений.There is also a device for determining the bearing in this way (Belyaevsky L.S., Novikov V.S., Olyanjuk P.V. Radio navigation basics: A textbook for universities of civil aviation. M: Transport, 1982. - S. 288. Page. 76, Fig. 3.10). The device contains an antenna, which includes a rotating circular dipole (or N switched dipoles and a switch) and a fixed dipole located in the center of the circle, two receivers whose inputs are connected to the corresponding outputs of the antenna (rotating and fixed dipoles), and the outputs are connected to phase detector. The rotation of the antenna (switching dipoles) is carried out synchronously with the reference voltage generator, and the azimuth is determined using a phase meter, the inputs of which are connected to the output of the phase detector and the reference voltage generator.

В этом устройстве и данном способе пеленгования при малых значениях R/λ напряжение на выходе фазового детектора содержит, в основном, первую гармонику частоты вращения антенны Ω. При больших значениях R/λ форма кривой напряжения резко искажается, что приводит к ошибкам определения направления на ИРИ. Потенциальную точность определения пеленга при этом способе для выражения среднеквадратической ошибки (СКО) можно в соответствии с (Монаков А.А. Теоретические основы радионавигации: Учеб. Пособие / СПбГУАП. СПб., 2002. стр. 54, уравнение 5.27) записать в виде In this device and this direction finding method, at small R / λ values, the voltage at the output of the phase detector contains mainly the first harmonic of the antenna rotation frequency Ω. At large R / λ values, the shape of the voltage curve is sharply distorted, which leads to errors in determining the direction of the IRI. The potential accuracy of determining the bearing in this method for expressing the standard error (RMS) can be in accordance with (Monakov A.A. Theoretical foundations of radio navigation: Textbook. Manual / SPbGUAP. St. Petersburg, 2002. p. 54, equation 5.27) can be written as

Figure 00000002
Figure 00000002

Здесь q2 - отношение сигнал/шум, J1(kR) - функция Бесселя первого рода для выделения первой гармоники аргумента.Here q 2 is the signal-to-noise ratio, J 1 (kR) is the Bessel function of the first kind to extract the first harmonic of the argument.

Известен также способ радиопеленгации, также основанный на эффекте Доплера, но обусловленный уже взаимной фазовой модуляцией, возникающей при круговом вращении двух приемных антенн (В.А. Вартанесян, Э.Ш. Гойхман, М.И. Рогаткин. Радиопеленгация. - М., Воениздат, 1966, 248 с. /§ 5.4/), который называется дифференциально-фазовым и является наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу. Согласно данному способу измеряется разность фаз между напряжениями, снимаемыми с двух синхронно вращающихся (переключающихся) с угловой скоростью Ω, сдвинутых между собой на угол β диполей. В этом способе индекс фазовой модуляции будет иметь видThere is also a known method of direction finding, also based on the Doppler effect, but due to the mutual phase modulation that occurs when the two receiving antennas rotate in a circular fashion (V.A. Vartanesyan, E.Sh. Goikhman, M.I. Rogatkin. Radio direction finding. - M., Military Publishing House, 1966, 248 pp. / § 5.4 /), which is called differential-phase and is the closest in combination of essential features to the proposed method. According to this method, the phase difference is measured between the voltages removed from two synchronously rotating (switching) with an angular velocity Ω, shifted between each other by an angle β dipoles. In this method, the phase modulation index will be

Δ ϕ = 4 π λ R sin ( β / 2 )

Figure 00000003
. Δ ϕ = four π λ R sin ( β / 2 )
Figure 00000003
.

Известны также устройства для определения пеленга данным способом (Беляевский Л.С., Новиков В.С., Олянюк П.В. Основы радионавигации: Учебник для вузов гражд. авиации. М.: Транспорт, 1982. - с. 288. Стр. 80, рис. 3.12) и (Монаков А.А. Теоретические основы радионавигации: Учеб. пособие / СПбГУАП. СПб., 2002. 70 с.: ил. стр. 55, рис. 5.13). Последнее выбрано в качестве прототипа. Устройство содержит антенну, в состав которой входят два вращающихся по окружности диполя (или два попарно переключаемых диполя с помощью коммутатора: [1 и 2], [2 и 3], …, [N-1 и N], [N и 1], и т.д.), два приемника, входы которых подключены к соответствующим выходам антенны (через коммутатор к двум попарно переключаемым диполям), выход первого приемника соединен с первым входом фазового детектора, а выход второго приемника через фазовращатель на π/2 соединен со вторым входом фазового детектора. Вращение антенны (переключение диполей) осуществляется синхронно с генератором опорных напряжений, а определение азимута выполняется с помощью фазометра, входы которого подключены к выходу фазового детектора и генератору опорных напряжений. Потенциальную точность при дифференциально-фазовом способе пеленгования для выражения СКО можно в соответствии (Монаков А.А. Теоретические основы радионавигации: Учеб. пособие / СПбГУАП. СПб., 2002. 70 с.: ил. Стр. 56, уравнение 5.31) записать в виде Devices are also known for determining the bearing by this method (Belyaevsky L.S., Novikov V.S., Olyanyuk P.V. Radio navigation basics: A textbook for universities of civil aviation. M: Transport, 1982. - p. 288. Pages. 80, Fig. 3.12) and (Monakov A.A. Theoretical foundations of radio navigation: Textbook / SPbGUAP. SPb., 2002. 70 pp., Ill. P. 55, Fig. 5.13). The latter is selected as a prototype. The device contains an antenna, which consists of two dipoles rotating around the circumference (or two pairwise switched dipoles using a switch: [1 and 2], [2 and 3], ..., [N-1 and N], [N and 1] , etc.), two receivers whose inputs are connected to the corresponding outputs of the antenna (through a switch to two pairwise switched dipoles), the output of the first receiver is connected to the first input of the phase detector, and the output of the second receiver through the phase shifter to π / 2 is connected to the second input of the phase detector. The rotation of the antenna (switching dipoles) is carried out synchronously with the reference voltage generator, and the azimuth is determined using a phase meter, the inputs of which are connected to the output of the phase detector and the reference voltage generator. The potential accuracy in the differential-phase direction finding method for expressing the standard deviation can be in accordance with (Monakov A.A. Theoretical Foundations of Radio Navigation: Textbook / SPbGUAP. SPb., 2002. 70 pp., Ill. Page 56, equation 5.31) write in form

Figure 00000004
Figure 00000004

При использовании данного способа и устройства в момент определения пеленга существенную ошибку вносит положение антенны относительно плоскости пеленгования. Этот эффект особенно сильно проявляется для мобильных радиопеленгаторов, которые устанавливаются на корпус воздушного судна (ВС). Дело в том, что для стационарных радиопеленгаторов этот эффект не заметен по причине малого отклонения антенны от плоскости пеленгования, т.к. дальность до ИРИ несоизмеримо больше его высоты, т.е. отклонения от плоскости пеленгования. Для мобильных радиопеленгаторов, установленных на ВС, это отклонение может быть очень большим в момент выполнения последним маневра.When using this method and device at the time of determining the bearing, a significant error is made by the position of the antenna relative to the direction-finding plane. This effect is especially pronounced for mobile direction finders that are mounted on the hull of an aircraft (Aircraft). The fact is that for stationary direction finders this effect is not noticeable due to the small deviation of the antenna from the direction-finding plane, because the distance to Iran is incommensurably greater than its height, i.e. deviations from the direction-finding plane. For mobile direction finders mounted on aircraft, this deviation can be very large at the time of the last maneuver.

Причину возникновения ошибок при определении пеленга, связанных с положением антенны относительно плоскости пеленгования, можно пояснить, используя простые геометрические закономерности, представленные на фигуре 1.The cause of errors in determining the bearing associated with the position of the antenna relative to the direction-finding plane can be explained using simple geometric patterns presented in figure 1.

Если антенну, которая представляет собой набор равномерно расположенных между собой по окружности диполей, наклонить к плоскости пеленгования, то ее проекция на эту плоскость примет форму эллипса. В зависимости от угла наклона отношение между полуосями этого эллипса меняется, т.е. чем больше наклон, тем больше он становится "сплюснутым".If the antenna, which is a set of dipoles evenly spaced around each other around the circumference, is tilted to the direction-finding plane, then its projection onto this plane will take the form of an ellipse. Depending on the angle of inclination, the ratio between the semiaxes of this ellipse changes, i.e. the greater the slope, the more it becomes “flattened”.

Теперь, если с направления α1 падает от ИРИ плоская волна, то для окружности в точке 1 это направление перпендикулярно окружности. Это же направление перпендикулярно эллипсу в точке 2, поэтому если из точки 2 в центр провести прямую линию, то она уже с вертикальной линией начала отсчета составит угол α2. Разница Δα=α2-α1 и есть ошибка измеренного значения пеленга, которая зависит от наклона антенны. Кроме того, она является периодической и также зависит от направления на ИРИ. Причем в первой и третьей четвертях эллипса эта ошибка положительная, во второй и четвертой отрицательная, а в направлениях, близких к малой и большой осям эллипса, она минимальная. При отклонениях антенны радиопеленгатора от нормали на 40°…60°, а это вполне возможно для ВС, на котором установлена антенна, ошибка может достигать 20°…30° и более.Now, if a plane wave falls from the direction α1 from the IRI, then for a circle at point 1, this direction is perpendicular to the circle. The same direction is perpendicular to the ellipse at point 2, so if a straight line is drawn from point 2 to the center, then it will already make an angle α2 with a vertical reference line. The difference Δα = α2-α1 is the error of the measured bearing value, which depends on the antenna tilt. In addition, it is periodic and also depends on the direction to Iran. Moreover, in the first and third quarters of the ellipse this error is positive, in the second and fourth it is negative, and in directions close to the minor and major axes of the ellipse, it is minimal. If the direction finder antenna deviates from the normal by 40 ° ... 60 °, and this is quite possible for the aircraft on which the antenna is installed, the error can reach 20 ° ... 30 ° or more.

Техническим результатом группы изобретений является повышение точности определения пеленга за счет компенсации ошибок, обусловленных наклоном антенны относительно плоскости пеленгования.The technical result of the group of inventions is to increase the accuracy of determining the bearing by compensating for errors due to the tilt of the antenna relative to the direction-finding plane.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе определения пеленга источника радиоизлучений бортовым радиопеленгатором воздушного судна (ВС) дифференциально-фазовым методом, в котором пеленг формируют из фазы (α) модулирующего колебания, согласно изобретению из угловых значений тангажа (θ) и крена (γ) ВС формируют параметр наклона антенны радиопеленгатора [cos(γ)] относительно плоскости пеленгования и угол (φ) направления малой оси эллипса, ее проекции на плоскость пеленгации, относительно курса ВС, который вычитают из значения фазы, из этой разности формируют значения функций косинуса {cos(α-φ)} и синуса {sin(α-φ)}, затем функцию синуса умножают на параметр наклона {cos(γ)·sin(α-φ)}, после чего вычисляют функцию двойного арктангенса, значение которой суммируют с ранее вычтенным угловым значением направления малой оси эллипса (φ) относительно курса в плоскости пеленгации {atan2[cos(α-φ), cos(γ)·sin(α-φ)]+φ}, при этом результат суммирования является искомым пеленгом.The specified technical result is achieved by the fact that in the method for determining the bearing of the source of radio emission by the aircraft’s airborne direction finder, the differential-phase method in which the bearing is formed from the phase (α) of the modulating oscillation according to the invention from the angular values of pitch (θ) and roll (γ ) Aircraft form the antenna tilt parameter of the direction finding antenna [cos (γ)] relative to the direction-finding plane and the angle (φ) of the direction of the minor axis of the ellipse, its projection onto the direction-finding plane, relative to the course of the aircraft, which is subtracted from phase, form the values of the cosine functions {cos (α-φ)} and sine {sin (α-φ)}, then the sine function is multiplied by the slope parameter {cos (γ) · sin (α-φ)}, then calculate the double arc tangent function, the value of which is added to the previously subtracted angular value of the direction of the small axis of the ellipse (φ) relative to the course in the direction-finding plane {atan2 [cos (α-φ), cos (γ) · sin (α-φ)] + φ}, and the summation result is the desired bearing.

В устройстве для осуществления способа указанный технический результат достигается тем, что в бортовой радиопеленгатор, содержащий последовательно соединенные антенну, состоящую из N диполей, расположенных по окружности, коммутатор и два приемника, фазовращатель на π/2 и фазовый детектор, первый вход которого подключен к выходу первого приемника, а второй - через фазовращатель - к выходу второго приемника, фазометр и генератор опорных напряжений, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора и вторым входом фазометра, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора, согласно изобретению в него введены компенсатор наклона антенны и преобразователь координат пространственной ориентации (ПКПО), при этом вход компенсатора наклона антенны соединен с выходом фазометра, управляющие входы соединены с выходами ПКПО, а выход компенсатора наклона антенны является выходом радиопеленгатора, при этом входы ПКПО являются управляющими входами радиопеленгатора.In the device for implementing the method, the indicated technical result is achieved in that an on-board direction finder containing a series-connected antenna consisting of N dipoles arranged in a circle, a switch and two receivers, a phase shifter at π / 2 and a phase detector, the first input of which is connected to the output the first receiver, and the second, through the phase shifter, to the output of the second receiver, the phase meter and the reference voltage generator, the outputs of which are connected to the control input of the switch and the second input of the phase meter, are the first the input of which is connected to the output of the phase detector, according to the invention, an antenna tilt compensator and a spatial orientation coordinate converter (PKPO) are introduced into it, while the input of the antenna tilt compensator is connected to the phasemeter output, the control inputs are connected to the PKPO outputs, and the output of the antenna tilt compensator is an output direction finder, while the control panel inputs are the control inputs of the direction finder.

Известно, что пространственное положение ВС относительно Земли определяется углами тангажа (θ), крена (γ) и рысканья (Ψ) Наклон антенны относительно плоскости измерения определяется только углами тангажа и крена:It is known that the spatial position of the aircraft relative to the Earth is determined by the pitch (θ), roll (γ) and yaw (Ψ) angles The antenna tilt relative to the measurement plane is determined only by pitch and roll angles:

θ - Тангаж, это угол между продольной осью ВС и местной горизонтальной плоскостью. Угол тангажа положителен, когда продольная ось находится выше горизонтальной плоскости. На фиг. 2 поворот осей X→X′ и Z→Z′, вокруг оси Y.θ - Pitch, this is the angle between the longitudinal axis of the aircraft and the local horizontal plane. The pitch angle is positive when the longitudinal axis is above the horizontal plane. In FIG. 2 rotation of the axes X → X ′ and Z → Z ′, around the axis Y.

γ - Крен, это угол между поперечной осью OZ″ (симметрии ВС) и осью OZ, нормальной системы координат, смещенной в положение, при котором угол рыскания равен нулю. Он связан с углом β, который на фиг. 2 определен как поворот осей Z′→Z″ и Y→Y″, вокруг оси X′.γ - Roll, this is the angle between the transverse axis OZ ″ (aircraft symmetry) and the axis OZ, the normal coordinate system, shifted to a position at which the yaw angle is zero. It is associated with angle β, which in FIG. 2 is defined as the rotation of the axes Z ′ → Z ″ and Y → Y ″, around the axis X ′.

Эти характеристики на борту современного ВС используются пилотом и автоматикой для эффективного управления им, а также фиксируются в аппаратуре с целью диагностики и последующего анализа, т.е. информация о пространственном положении ВС на борту всегда присутствует и ей можно воспользоваться. Для этого достаточно из угловых пространственных координат θ и γ сформировать значения: cos(γ), который определяет отношение осей (a, в) эллипса, и угол φ, определяющий направление его малой оси относительно курса ВС, с помощью которых и выполняется компенсация ошибки, обусловленной отклонением положения антенны от плоскости пеленгования.These characteristics on board a modern aircraft are used by the pilot and automation to effectively control them, and are also recorded in the equipment for the purpose of diagnosis and subsequent analysis, i.e. information on the spatial position of the aircraft on board is always present and can be used. To do this, it is enough to form the values from the angular spatial coordinates θ and γ: cos (γ), which determines the ratio of the axes ( a , c) of the ellipse, and the angle φ, which determines the direction of its minor axis relative to the aircraft course, with which error compensation is performed, due to the deviation of the position of the antenna from the direction-finding plane.

В соответствии с теоремой косинусов для трехгранных углов (на фиг. 2 - In accordance with the cosine theorem for trihedral angles (in Fig. 2 -

cos(β) и cos(γ)),

Figure 00000005
cos (β) and cos (γ)),
Figure 00000005

где cos(Z) - косинус двугранного угла при ребре OZ, а cos(Z′) - при ребре OZ′, но т.к. where cos (Z) is the cosine of the dihedral angle at the edge OZ, and cos (Z ′) is at the edge OZ ′, but since

Figure 00000006
Figure 00000006

Соответственно cos ( Z ) = cos ( β ) cos ( ϑ ) cos ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( γ )

Figure 00000007
, а учитывая (5), будем иметь Respectively cos ( Z ) = cos ( β ) - cos ( ϑ ) cos ( γ ) sin ( ϑ ) sin ( γ )
Figure 00000007
, and taking into account (5), we will have

Figure 00000008
Figure 00000008

Согласно заявляемому способу определения пеленга угловые координаты ориентации ВС преобразуются к значениям, которые определяют форму эллипса, как проекции круговой антенны на плоскость пеленгации, и направление его малой оси относительно курса ВС, которое выбрано в качестве условно нулевого направления, относительно которого выполняется компенсация. Затем из значения фазы, соответствующей пеленгу, определенному с ошибкой из-за наклона антенны, вычитается угловое значение направления малой оси эллипса относительно курса, что позволяет условно нулевое положение азимута совместить с этой осью, независимо от положения ИРИ и наклона антенны. После чего выполняется компенсация ошибки определения пеленга относительно условно нулевого направления, при этом величина ошибки также зависит от направления относительно осей эллипса, затем к полученному результату добавляется ранее вычтенное значение этого условно нулевого направления. Этими операциями достигается точное определение ошибки, обусловленной наклоном антенны, и ее компенсация, с этой целью в устройство определения пеленга, введены компенсатор наклона антенны и ПКПО.According to the claimed method for determining the bearing, the angular coordinates of the aircraft orientation are converted to values that determine the shape of the ellipse, like the projection of a circular antenna onto the direction finding plane, and the direction of its minor axis relative to the aircraft course, which is chosen as a conditionally zero direction relative to which compensation is performed. Then, from the phase value corresponding to the bearing determined with an error due to the inclination of the antenna, the angular direction value of the small axis of the ellipse relative to the course is subtracted, which allows the conditionally zero azimuth position to be combined with this axis, regardless of the position of the IRI and the antenna inclination. After that, the error in determining the bearing relative to the conditionally zero direction is compensated, while the error value also depends on the direction relative to the axes of the ellipse, then the previously subtracted value of this conditionally zero direction is added to the result. By these operations, an accurate determination of the error due to the tilt of the antenna and its compensation are achieved, for this purpose, a compensator for tilting the antenna and the control panel are introduced into the bearing detection device.

Охарактеризованная указанными выше существенными признаками группа изобретений на дату подачи заявки не известна в Российской Федерации и за границей и отвечает требованиям критерия "новизна".The group of inventions characterized by the above essential features as of the filing date of the application is not known in the Russian Federation and abroad and meets the requirements of the “novelty” criterion.

Заявителем не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с совокупностями отличительных признаков заявляемых изобретений, обеспечивающих достижение заявляемого технического результата, в связи с чем можно сделать вывод о соответствии изобретений условию патентоспособности "изобретательский уровень".The applicant has not identified technical solutions having features that match the sets of distinctive features of the claimed inventions, ensuring the achievement of the claimed technical result, and therefore it can be concluded that the inventions comply with the patentability condition "inventive step".

Изобретения могут быть реализованы промышленным способом с использованием известных технических средств, технологий и материалов и соответствуют требованиям условия патентоспособности "промышленная применимость".The inventions can be implemented industrially using well-known technical means, technologies and materials and meet the requirements of the patentability conditions "industrial applicability".

Изобретения поясняются графическими материалами, где:The invention is illustrated by graphic materials, where:

- на фиг. 1 показана причина возникновения ошибки при определении пеленга из-за наклона антенны, проекция которой на плоскость пеленгования из круга преобразуется в эллипс;- in FIG. 1 shows the cause of the error in determining the bearing due to the tilt of the antenna, the projection of which onto the direction-finding plane from the circle is converted into an ellipse;

- на фиг. 2 показана связь направления (φ) малой оси эллипса и отношение его осей (a, в), определяемое значением cos(γ), с угловыми координатами ориентации (θ и γ);- in FIG. Figure 2 shows the relationship of the direction (φ) of the minor axis of the ellipse and the ratio of its axes ( a , c), determined by the value of cos (γ), with the angular coordinates of the orientation (θ and γ);

- на фиг. 3 приведена структурная схема бортового радиопеленгатора;- in FIG. 3 shows a structural diagram of an airborne direction finder;

- на фиг. 4 - схема компенсатора наклона антенны;- in FIG. 4 is a diagram of an antenna tilt compensator;

- на фиг. 5 - схема преобразователя координат пространственной ориентации.- in FIG. 5 is a diagram of a coordinate orientation coordinate converter.

В способе определения пеленга согласно изобретению:In a method for determining a bearing according to the invention:

- угловые координаты пространственной ориентации θ - тангаж и γ - крен преобразуют к значению cos(γ), которое определяет отношение осей (a, в) эллипса, и углу (φ) направления его малой оси относительно курса;- the angular coordinates of spatial orientation θ - pitch and γ - roll are converted to the value cos (γ), which determines the ratio of the axes ( a , c) of the ellipse, and the angle (φ) of the direction of its minor axis relative to the course;

- затем этот угол вычитают из значения фазы, соответствующей пеленгу, определенному с ошибкой из-за наклона антенны;- then this angle is subtracted from the phase value corresponding to the bearing determined with an error due to the tilt of the antenna;

- используя полученный результат, вычисляют тригонометрические функции cos(α-φ) и sin(α-φ), при этом вторую умножают еще на значение cos(γ);- using the result obtained, the trigonometric functions cos (α-φ) and sin (α-φ) are calculated, while the second is multiplied by the value cos (γ);

- после чего, используя пару этих значений, вычисляют обратную функцию - двойной арктангенс atan2[cos(α-φ), cos(γ)·sin(α-φ)], результат которой есть компенсация ошибки пеленга относительно малой оси эллипса;- then, using a pair of these values, the inverse function is calculated - the double arc tangent atan2 [cos (α-φ), cos (γ) · sin (α-φ)], the result of which is the compensation of the bearing error with respect to the small axis of the ellipse;

- полученный результат суммируют с ранее вычтенным углом (φ) направления малой оси эллипса, после чего значения пеленга определено уже относительно первоначального курса ВС, но без ошибки, обусловленной наклоном антенны.- the result obtained is summed up with the previously subtracted angle (φ) of the direction of the small axis of the ellipse, after which the bearing value is already determined relative to the initial aircraft course, but without error due to the tilt of the antenna.

Бортовой радиопеленгатор, структурная схема которого представлена на фиг. 3, включает последовательно соединенные антенну 1, состоящую из N диполей, расположенных по окружности, коммутатор 2 и два приемника 3 и 4, а также фазовращатель 5 на π/2 и фазовый детектор 6, первый вход которого подключен к выходу первого приемника 3, а второй через фазовращатель 5 к выходу второго приемника 4, а также фазометр 7 и генератор опорных напряжений 8, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора 2 и вторым входом фазометра 7, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора 6.An on-board direction finder, the block diagram of which is shown in FIG. 3 includes a series-connected antenna 1, consisting of N dipoles arranged in a circle, a switch 2 and two receivers 3 and 4, as well as a phase shifter 5 on π / 2 and a phase detector 6, the first input of which is connected to the output of the first receiver 3, and the second through the phase shifter 5 to the output of the second receiver 4, as well as the phase meter 7 and the reference voltage generator 8, the outputs of which are connected to the control input of the switch 2 and the second input of the phase meter 7, the first input of which is connected to the output of the phase detector 6.

Согласно изобретению в радиопеленгатор введены компенсатор наклона антенны (КНА) 9 и преобразователь координат пространственной ориентации (ПКПО) 10, при этом вход КНА 9 соединен с выходом фазометра 7, управляющие входы соединены с выходами ПКПО 10, а выход КНА 9 является выходом радиопеленгатора, при этом входы ПКПО 10 являются управляющими входами радиопеленгатора.According to the invention, an antenna tilt compensator (KNA) 9 and a spatial orientation coordinate converter (PKPO) 10 are introduced in the direction finder, while the input of the KPA 9 is connected to the output of the phase meter 7, the control inputs are connected to the outputs of the PKPO 10, and the output of the KPA 9 is the output of the direction finder, the inputs of the control panel 10 are the control inputs of the direction finder.

Способ определения пеленга реализуется предлагаемым устройством следующим образом.The method for determining the bearing is implemented by the proposed device as follows.

Под действием электромагнитного поля, которое создается пеленгуемым ИРИ, на диполях антенны 1 формируются сигналы, значение фаз которых зависит от направления на ИРИ и наклона антенны бортового радиопеленгатора. Эти сигналы, переключаемые коммутатором 2, через приемники 3 и 4, а также фазовращатель 5 поступают на входы фазового детектора 6, где выделяется низкочастотная гармоника, соответствующая частоте модуляции, определяемой переключением диполей, которая поступает на первый вход фазометра 7. Одновременно с генератора опорных напряжений 8 управляющие сигналы поступают на коммутатор 2 и второй вход фазометра 7. На выходе фазометра формируется значение фазы, соответствующее направлению на ИРИ, смещенное относительно истинного направления на величину ошибки, обусловленной наклоном антенны, которое поступает на КНА 9. Одновременно на ПКПО 10 поступают угловые значении ориентации θ - тангаж и γ - крен ВС, на котором установлена антенна пеленгатора, и преобразуются в значения, которые определяют параметры эллипса и ориентацию его малой оси относительно курса ВС. С выхода ПКПО 10 эти значения поступают на соответствующие управляющие входы КНА 9, где из значения фазы, определенной с учетом наклона антенны, вычитается угловое значение направления малой оси эллипса. Это позволяет определить величину ошибки, которая зависит от параметров эллипса и направления на ИРИ относительно его малой оси, совмещенной с условно нулевым направлением. Данная ошибка исключается из значения фазы относительно условно нулевого направления, и после этого полученный результат суммируется с ранее вычтенным угловым направлением малой оси эллипса, что и является истинным направлением на ИРИ. При определении ошибки, и после ее исключения, сначала вычитается угловое значение направления малой оси эллипса, а затем это же значение суммируется. Кроме того, зависимость данной ошибки от перемещения по дуге эллипса плавно меняется, поэтому неточность определения направления малой оси эллипса мало влияет на результат компенсации ошибок, обусловленных наклоном антенны.Under the influence of the electromagnetic field, which is created by the direction-finding IRI, signals are formed on the dipoles of the antenna 1, the phase value of which depends on the direction of the IRI and the tilt of the antenna of the airborne direction finder. These signals, switched by the switch 2, through the receivers 3 and 4, as well as the phase shifter 5, are fed to the inputs of the phase detector 6, where a low-frequency harmonic corresponding to the modulation frequency determined by the switching of the dipoles, which is fed to the first input of the phasemeter 7, is released. Simultaneously with the reference voltage generator 8, the control signals are supplied to switch 2 and the second input of the phasemeter 7. At the output of the phasemeter, a phase value is generated corresponding to the direction to the IRI, offset from the error due to the tilt of the antenna, which arrives at KNA 9. At the same time, angular orientation values θ — pitch and γ — roll of the aircraft, on which the direction finder antenna is mounted, are received at PKPO 10 and converted to values that determine the parameters of the ellipse and the orientation of its minor axis relative to the course of the aircraft. From the output of the control panel 10, these values are sent to the corresponding control inputs of the KNA 9, where the angular value of the direction of the small axis of the ellipse is subtracted from the phase value determined taking into account the antenna tilt. This allows you to determine the magnitude of the error, which depends on the parameters of the ellipse and the direction of the IRI relative to its minor axis, combined with a conditionally zero direction. This error is excluded from the phase value relative to the conditionally zero direction, and after that the result is added to the previously subtracted angular direction of the small axis of the ellipse, which is the true direction to the IRI. In determining the error, and after its elimination, the angular value of the direction of the small axis of the ellipse is subtracted first, and then the same value is summed. In addition, the dependence of this error on the movement along the ellipse arc changes smoothly, therefore, the inaccuracy in determining the direction of the small axis of the ellipse has little effect on the result of compensation for errors due to the tilt of the antenna.

Данный способ определения пеленга источника радиоизлучения (ИРИ) сложных сигналов в условиях наклона антенны относительно плоскости пеленгования подтверждается результатами моделирования.This method of determining the bearing of a source of radio emission (IRI) of complex signals under conditions of the antenna tilting relative to the direction-finding plane is confirmed by simulation results.

При моделировании задали значения углов крена γ=0° и тангажа θ=45°, а истинное положение ИРИ задали в направлениях α1=120° и α2=240°, соответствующих второй и третьей четвертям. С учетом этого были определены их направления α 1 ' = 112,8

Figure 00000009
и α 2 ' = 247,68
Figure 00000010
соответственно, а после компенсации ошибок получили α 1 " = 120,73
Figure 00000011
и α 2 " = 239,86
Figure 00000012
- значения, близкие к истинным направлениям.During the simulation, the heel angles γ = 0 ° and the pitch θ = 45 ° were set, and the true position of the IRI was set in the directions α 1 = 120 ° and α 2 = 240 °, corresponding to the second and third quarters. With this in mind, their directions were determined α one '' = 112.8
Figure 00000009
and α 2 '' = 247.68
Figure 00000010
respectively, and after compensation for errors received α one " = 120.73
Figure 00000011
and α 2 " = 239.86
Figure 00000012
- values close to true directions.

Claims (2)

1. Способ определения пеленга источника радиоизлучений бортовым радиопеленгатором воздушного судна (ВС) дифференциально-фазовым методом, в котором пеленг формируют из фазы (α) модулирующего колебания, отличающийся тем, что из угловых значений тангажа (θ) и крена (γ) ВС формируют параметр наклона антенны радиопеленгатора [cos(γ)] относительно плоскости пеленгования и угол (φ) направления малой оси эллипса, ее проекции на плоскость пеленгации, относительно курса ВС, который вычитают из значения фазы, из этой разности формируют значения функций косинуса {cos(α-φ)} и синуса {sin(α-φ)}, затем функцию синуса умножают на параметр наклона {cos(γ)·sin(α-φ)}, после чего вычисляют функцию двойного арктангенса, значение которой суммируют с ранее вычтенным угловым значением направления малой оси эллипса (φ) относительно курса в плоскости пеленгации {atan2[cos(α-φ), cos(γ)·sin(α-φ)]+φ}, при этом результат суммирования является искомым пеленгом.1. The method of determining the bearing of the source of radio emissions by the aircraft’s airborne direction finder by the differential-phase method, in which the bearing is formed from the phase (α) of the modulating oscillation, characterized in that the parameter is formed from the angular pitch (θ) and roll (γ) of the aircraft the angle of the direction finder antenna [cos (γ)] relative to the direction-finding plane and the angle (φ) of the direction of the small axis of the ellipse, its projection onto the direction-finding plane, relative to the aircraft course, which is subtracted from the phase value, from this difference the values of functions cosine {cos (α-φ)} and sine {sin (α-φ)}, then the sine function is multiplied by the slope parameter {cos (γ) · sin (α-φ)}, after which the double arc tangent function is calculated, the value of which summarize with the previously subtracted angular value of the direction of the small axis of the ellipse (φ) relative to the course in the direction-finding plane {atan2 [cos (α-φ), cos (γ) · sin (α-φ)] + φ}, while the summation result is the desired bearing. 2. Бортовой радиопеленгатор, содержащий последовательно соединенные антенну, состоящую из N диполей, расположенных по окружности, коммутатор и два приемника, фазовращатель на π/2 и фазовый детектор, первый вход которого подключен к выходу первого приемника, а второй - через фазовращатель - к выходу второго приемника, фазометр и генератор опорных напряжений, выходы которого соединены с управляющим входом коммутатора и вторым входом фазометра, первый вход которого соединен с выходом фазового детектора, отличающийся тем, что в него введены компенсатор наклона антенны и преобразователь координат пространственной ориентации (ПКПО), при этом вход компенсатора наклона антенны соединен с выходом фазометра, управляющие входы соединены с выходами ПКПО, а выход компенсатора наклона антенны является выходом радиопеленгатора, при этом входы ПКПО являются управляющими входами радиопеленгатора. 2. An on-board direction finder containing a series-connected antenna consisting of N dipoles arranged in a circle, a switch and two receivers, a phase shifter at π / 2 and a phase detector, the first input of which is connected to the output of the first receiver, and the second through the phase shifter to the output the second receiver, a phase meter and a reference voltage generator, the outputs of which are connected to the control input of the switch and the second input of the phase meter, the first input of which is connected to the output of the phase detector, characterized in that antenna tilt compensator and spatial orientation of the coordinate converter (PKPO), the antenna tilt compensator input connected to the output of the phase meter, control inputs connected to outputs PKPO and antenna tilt compensator output is the output of the direction finder, the PKPO inputs are the control inputs finder.
RU2014125387/07A 2014-06-23 2014-06-23 Bearing measurement method and apparatus therefor RU2565067C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125387/07A RU2565067C1 (en) 2014-06-23 2014-06-23 Bearing measurement method and apparatus therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014125387/07A RU2565067C1 (en) 2014-06-23 2014-06-23 Bearing measurement method and apparatus therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565067C1 true RU2565067C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327024

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014125387/07A RU2565067C1 (en) 2014-06-23 2014-06-23 Bearing measurement method and apparatus therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565067C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1605276A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-14 Institut National De Recherche Sur Les Transports Et Leur Securite (Inrets) Localisation of an electromagnetic radiation source located on a eletrical equipment
RU2306579C1 (en) * 2006-04-27 2007-09-20 Валерий Михайлович Балюков Method for determining radio-frequency emission source coordinates
US7579989B2 (en) * 2001-09-05 2009-08-25 Eads Deutschland Gmbh Method and system for emitter localisation
EP2209016A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-21 Alcatel Lucent Localization method for mobile stations, receiver station and vehicle thereof
WO2010136409A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Thales Method and system for determining the incoming direction of an electromagnetic wave having any polarisation
RU2432580C1 (en) * 2010-08-03 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft
RU2510618C2 (en) * 2012-07-27 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Связь" Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source onboard aircraft

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7579989B2 (en) * 2001-09-05 2009-08-25 Eads Deutschland Gmbh Method and system for emitter localisation
EP1605276A1 (en) * 2004-06-09 2005-12-14 Institut National De Recherche Sur Les Transports Et Leur Securite (Inrets) Localisation of an electromagnetic radiation source located on a eletrical equipment
RU2306579C1 (en) * 2006-04-27 2007-09-20 Валерий Михайлович Балюков Method for determining radio-frequency emission source coordinates
EP2209016A1 (en) * 2009-01-20 2010-07-21 Alcatel Lucent Localization method for mobile stations, receiver station and vehicle thereof
WO2010136409A1 (en) * 2009-05-26 2010-12-02 Thales Method and system for determining the incoming direction of an electromagnetic wave having any polarisation
RU2432580C1 (en) * 2010-08-03 2011-10-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "18 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method to determine coordinates of radio-wave radiation source in process of amplitude-phase direction finding on board of aircraft
RU2510618C2 (en) * 2012-07-27 2014-04-10 Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Связь" Method of determining coordinates of radio-frequency radiation source onboard aircraft

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МОНАКОВ А.А. Теоретические основы радионавигации. Учебное пособие.СПб, 2002, с.55, рис.5.13. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104076348B (en) Radar beyond visual range base line passive cooperative localization method
US3025520A (en) Positioning determining device
CN110133700B (en) Shipborne integrated navigation positioning method
US2407287A (en) Course beacon
CN104049241B (en) The spacing synchronization process of the double-base synthetic aperture radar that target location coordinate is unknown
CN103248379B (en) Small antenna auxiliary radio frequency phase correction method for monopulse track receiver of shipborne satellite communication system
JP2013142661A (en) Radar device, radar positioning system, radar positioning method, and radar positioning program
US3149330A (en) Frequency modulated doppler radar system
CN102384755A (en) High-accuracy method for measuring instant navigational speed of airborne phased array whether radar
CN102818566A (en) Method and device for locating ship
RU2565067C1 (en) Bearing measurement method and apparatus therefor
RU2427853C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2449311C1 (en) Method for remote measurement of wind speed and direction
US3268895A (en) Radio range finders
RU2536609C1 (en) Method and device for determining coordinates of radio-frequency source
US3267473A (en) Bearing indicating radio beacon
US2760190A (en) Phase angle distance measuring system
US3300783A (en) Direction finding
RU2465733C1 (en) Radio monitoring station
Abyshev METHODS FOR LOCATING UAVs AND RADIO CONTROL SYSTEM DEVICES.
RU113589U1 (en) MONO PULSE RADAR STATION
Doerry et al. Estimating Radar Velocity using Direction of Arrival Measurements
RU2479930C1 (en) Radio monitoring station
RU2750335C1 (en) Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system
RU2683578C1 (en) Method for measuring ground speed

Legal Events

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

Effective date: 20180624

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20191108