RU2659810C1 - Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения - Google Patents

Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения Download PDF

Info

Publication number
RU2659810C1
RU2659810C1 RU2017111951A RU2017111951A RU2659810C1 RU 2659810 C1 RU2659810 C1 RU 2659810C1 RU 2017111951 A RU2017111951 A RU 2017111951A RU 2017111951 A RU2017111951 A RU 2017111951A RU 2659810 C1 RU2659810 C1 RU 2659810C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
group
iri
information
inputs
coordinates
Prior art date
Application number
RU2017111951A
Other languages
English (en)
Inventor
Андрей Анатольевич Гетманцев
Вячеслав Владимирович Елизаров
Тимур Газиевич Магомедов
Александр Сергеевич Наумов
Павел Леонидович Смирнов
Алексей Васильевич Терентьев
Олег Владимирович Царик
Original Assignee
федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации, Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" filed Critical федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2017111951A priority Critical patent/RU2659810C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2659810C1 publication Critical patent/RU2659810C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S11/00—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/04—Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using angle measurements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к радиотехнике и могут быть использованы для определения местоположения источников радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС) угломерным способом. Достигаемым техническим результатом является сокращение временных затрат на определение координат ИРИ. Технический результат достигается путем выполнения расчетов в геоцентрической системе координат, не требующим измерения угла места. Выполнение этой операции осуществляют аналитически, что и определяет высокую скорость вычислений. Кроме того, избирательная (в два этапа) обработка входного потока данных позволяет дополнительно повысить скорость их анализа при сохранении точностных характеристик. Устройство определения координат ИРИ, реализующее способ, содержит двухканальный фазовый интерферометр, девять вычислителей, восемь блоков памяти, радионавигатор, устройство угловой ориентации ЛПС, блок сравнения, блок принятия решения, блок расчета координат, одиннадцать входных установочных шин и выходную шину, определенным образом соединенные между собой. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 17 ил., 2 прил.

Description

Изобретения объединены одним изобретательским замыслом, относится к радиотехнике и могут быть использованы в навигационных, пеленгационных, локационных технических средствах для определения местоположения априорно неизвестного источников радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС).
Известен способ определения координат ИРИ (см. Пат. РФ №2283505, МПК G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г.). Он заключается в приеме сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF перемещающимися в пространстве пеленгатором, измерении первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) обнаруженных сигналов с одновременным измерением и запоминанием вторичных параметров: координат местоположения пеленгатора и пространственной ориентации его антенной решетки, при этом на подготовительном этапе рассчитывают и запоминают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров на выходах антенных элементов антенной решетки пеленгатора, находят разность между эталонными и измеренными значениями ППИП, особым способом формируют матрицу измерений, после нескольких итераций по минимальному элементу матрицы принимают решение о координатах ИРИ.
Аналог позволяет повысить точность определения координат за счет использования одноэтапной обработки ППИП. В качестве недостатков следует отметить следующее. Ему присущи большие временные затраты на решение поставленной задачи. Кроме того, в связи с тем, что подвижный пеленгатор находится на поверхности земли, в УКВ-СВЧ-диапазонах волн он сохраняет свою работоспособность в ограниченном районе в силу особенностей распространения радиоволн.
Известны различные реализации триангуляционного способа местоопределения ИРИ на ЛПС (см. Южаков В.В. Современные методы определения местоположения источников электромагнитного излучения // Зарубежная радиоэлектроника, №8, стр. 67-79). В предлагаемых вариантах реализации триангуляционного способа местоопределения измеряют азимут θ на ИРИ, а систематические ошибки в измерениях частично устраняют путем использования особенностей различных траекторий полета ЛПС.
Основные недостатки способов-аналогов:
относительно низкая точность определения местоположения ИРИ в связи с тем, что в точках измерения θ не учитывают такие важные параметры положения ЛПС, как крен
Figure 00000001
, тангаж
Figure 00000002
и склонение
Figure 00000003
;
не учитывается сферическая форма поверхности земли;
имеют место ограничения на маршрут полета ЛПС.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному способу является способ определения координат источника радиоизлучения (см. Пат. РФ №2458360, МПК G01S 13/46, G01S 5/02 и G01S 3/14, опубл. 10.08.2012 г.)
Он заключается в том, что принимают сигналы ИРИ в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве бортовым пеленгатором, установленным на летно-подъемном средстве, измеряют пространственно-информационные параметры обнаруженных сигналов: азимут
Figure 00000004
и угол места
Figure 00000005
в системе координат антенной системы с одновременным определением местоположения ЛПС
Figure 00000006
в момент времени ti, где
Figure 00000007
,
Figure 00000008
,
Figure 00000009
- соответственно широта, долгота и высота ЛПС, переводят координаты ЛПС
Figure 00000010
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000011
, а вектор направления на s-й ИРИ
Figure 00000012
- в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000013
, корректируют вектор направления на s-й ИРИ
Figure 00000014
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора относительно ЛПС {kant,
Figure 00000015
, ζant}, где kant,
Figure 00000016
, ζant - соответственно углы крена, тангажа и склонения антенной системы, путем последовательного умножения значений
Figure 00000017
на соответствующие углам Эйлера матрицы поворота, после чего в нормальной системе координат вычисляют уточненное значение вектора направления
Figure 00000018
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС: крена
Figure 00000019
, тангажа
Figure 00000020
и склонения
Figure 00000021
, определяют уточненные значения азимута
Figure 00000022
, угла места
Figure 00000023
и удаление ЛПС, находящегося в момент времени ti на высоте
Figure 00000024
, от s-го ИРИ
Figure 00000025
, расположенного на поверхности «круглой» Земли, в противном случае, при невозможности получения
Figure 00000026
начинают новый цикл измерений, в геоцентрической системе координат определяют значение истинного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000027
которое зависит от широты
Figure 00000028
и долготы
Figure 00000029
местоположения ЛПС, определяют координаты точки пересечения вектора
Figure 00000030
с «круглой» Землей
Figure 00000031
, преобразуют геоцентрические координаты s-го ИРИ
Figure 00000032
в географические
Figure 00000033
, где βs и Ls - соответственно широта и долгота s-го ИРИ, результаты вычислений уточненного угла места
Figure 00000034
сравнивают с пороговым значением Δβ определяющим заданную потенциальную точность измерения местоположения ИРИ, при невыполнении пороговых условии
Figure 00000035
, а также при выполнении пороговых условии
Figure 00000036
и отсутствии цифровой карты рельефа местности района измерений, представляющей собой матрицу с заданной дискретностью по координатам района измерений с соответствующими значениями высот рельефа, в качестве координат s-го ИРИ используют значение
Figure 00000037
, при выполнении пороговых условий
Figure 00000038
и наличии цифровой карты рельефа района измерений формируют последовательный набор значений высот {Hi,j}, j=1, 2, …, J, который соответствует равномерно распределенным координатам на отрезке, соединяющем координаты
Figure 00000039
,
Figure 00000040
и
Figure 00000041
,
Figure 00000042
, J=d(H0)/Δd, где Δd - шаг сканирования по вектору направления
Figure 00000043
на s-й ИРИ, определяется заданной точностью предварительного измерения координат ИРИ, рассчитывают координаты
Figure 00000044
, соответствующие дискретно выделенным высотам рельефа местности Hij, а за предварительные координаты s-го ИРИ
Figure 00000045
принимают первую точку разбиения вектора
Figure 00000046
, находящуюся ниже уровня рельефа местности, уточняют местоположение s-го ИРИ путем выделения соседней точки разбиения
Figure 00000047
, находящейся над рельефом местности, отрезок
Figure 00000048
,
Figure 00000049
вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000050
делят на δ равных интервалов, Δδ<<Δd, где Δδ - шаг сканирования по выделенному отрезку вектора направления
Figure 00000051
и определяется конечной заданной точность измерения координат ИРИ, для назначенных точек вычисляют координаты
Figure 00000052
и соответствующие им значения высот рельефа местности
Figure 00000053
, за точные координаты s-го ИРИ принимают значение
Figure 00000054
, находящееся между соседними точками, расположенными выше или ниже рельефа местности, а полученное значение координат s-го ИРИ
Figure 00000055
преобразуют в удобную географическую систему координат
Figure 00000056
.
Способ-прототип обеспечивает повышение точности измерения координат ИРИ с борта ЛПС путем более полного учета пространственной ориентации антенной решетки измерителя и особенностей рельефа местности.
Однако прототипу присущ недостаток, связанный с большими временными затратами на определение координат.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному устройству определения координат ИРИ является устройство по пат. РФ №2458360, G01S 13/46, -5/02 и -3/14, опубл. 10.08.2012 г., бюл. №22.
Устройство-прототип содержит антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования, 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 выходами аналого-цифрового преобразователя, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания, блок формирования эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров (ППИП), блок вычисления ППИП, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй информационный вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, группа информационных выходов блока вычисления ППИП соединена с группой информационных входов первого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов второго запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений ППИП, группа информационных входов которого является первой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, последовательно соединенные умножитель, сумматор, третье запоминающее устройство, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены поразрядно 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, сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений ППИП и блока вычисления ППИП, первый вычислитель, предназначенный для перевода пространственных параметров летно-подъемного средства (ЛПС)
Figure 00000057
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000058
, а вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000059
- в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000060
второй вычислитель, предназначенный для коррекции вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000061
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора
Figure 00000062
третий вычислитель, предназначенный для вычисления в нормальной системе координат уточненного вектора направления
Figure 00000063
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС, четвертый вычислитель, предназначенный для вычисления значений азимутального угла
Figure 00000064
угла места
Figure 00000065
и удаления s-го ИРИ от ЛПС d(H0), пятый вычислитель, предназначенный для определения в геоцентрической системе координат значения истинного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000066
величина которого зависит от широты
Figure 00000007
и долготы
Figure 00000008
местоположения ЛПС, шестой вычислитель, предназначенный для определения координат точки пересечения вектора
Figure 00000067
с «круглой» Землей
Figure 00000068
и преобразования геоцентрических координат s-го ИРИ
Figure 00000069
в географические
Figure 00000070
седьмой вычислитель, предназначенный для нахождения координат s-го ИРИ с заданной точностью
Figure 00000071
, восьмой вычислитель, предназначенный для преобразования геоцентрических координат s-го ИРИ
Figure 00000072
в географические
Figure 00000073
, блок управления, предназначенный для преобразования части вектора
Figure 00000074
, ограниченного точками (
Figure 00000075
,
Figure 00000076
) и (
Figure 00000077
,
Figure 00000078
), в соответствующую линейку адресов {Aijδ}, высот {Hijδ} рельефа местности, блок коммутации, четвертое и пятое запоминающие устройства, радионавигатор, вторая, третья, четвертая, пятая и шестая входные установочные шины устройства определения координат ИРИ, блок сравнения и блок угловой ориентации ЛПС, предназначенный для измерения углов крена
Figure 00000079
, тангажа
Figure 00000080
и склонения
Figure 00000081
ЛПС, причем первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой вычислители подключены последовательно, первая и вторая группы информационных входов первого вычислителя соединены соответственно с первой и второй группами информационных выходов блока определения азимута и угла места, третья группа информационных входов первого вычислителя объединена со вторыми группами информационных входов четвертого и пятого вычислителей, первыми группами информационных входов блока угловой ориентации ЛПС и блока управления и группой информационных выходов радионавигатора, последовательно соединены седьмой вычислитель, восьмой вычислитель и блок коммутации, группа информационных выходов которого является выходной шиной устройства определения координат ИРИ, а вторая группа информационных входов блока коммутации объединена с группой информационных выходов шестого вычислителя, третьей группой информационных входов блока управления и первой группой информационных входов седьмого вычислителя, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов пятого вычислителя и второй группой информационных входов блока управления, четвертая группа информационных входов является шестой установочной шиной устройства определения координат ИРИ, пятая группа информационных входов объединена со второй группой информационных входов шестого вычислителя и группой информационных выходов первого вычислителя, а третья группа информационных входов седьмого вычислителя соединена с группой информационных выходов пятого запоминающего устройства, группа адресных входов которого соединена с группой адресных выходов блока управления, а группа информационных входов объединена с четвертой группой информационных входов блока управления и является пятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, вторая входная установочная шина которого соединена с группой информационных входов четвертого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с второй группой информационных входов второго вычислителя, вход синхронизации которого объединен с выходом генератора синхроимпульсов и со входами синхронизации первого, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого вычислителей, четвертого и пятого запоминающих устройств, блока управления и блока угловой ориентации ЛПС, первая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов третьего вычислителя, а вторая группа информационных входов является третьей входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, четвертая входная установочная шина которого соединена со второй группой информационных входов блока сравнения, выход которого соединен со входом управления блока коммутации, а первая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя, выход обнуления которого соединен со входами обнуления первого, второго и третьего вычислителей.
Недостатком устройства-прототипа являются большие временные затраты на определение координат ИРИ. Это связано с тем, что для каждого измерения находят первичные (однопозиционные) координаты ИРИ, которые затем усредняют.
Целью заявленных технических решений является разработка способа и устройства определения координат источника радиоизлучения с борта ЛПС, обеспечивающих сокращение временных затрат путем выполнения расчетов координат ИРИ на основе геоцентрической системы координат, что позволяет использовать только азимут и не требуется вычислять угол места. Кроме того, избирательная обработка входного потока данных позволяет дополнительно повысить скорость их анализа при сохранении точностных характеристик.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат ИРИ, включающем прием сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве бортовым пеленгатором, установленным на летно-подъемном средстве (ЛПС), измерение пространственно-информационных параметров обнаруженных сигналов: азимута
Figure 00000082
(пеленг) и угла места
Figure 00000083
в системе координат антенной системы с одновременным определением местоположения ЛПС
Figure 00000084
в момент времени ti, где
Figure 00000085
,
Figure 00000086
,
Figure 00000009
- соответственно широта, долгота и высота ЛПС, преобразование координат ЛПС
Figure 00000087
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000088
, а вектор направления на s-й ИРИ
Figure 00000089
в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000090
, коррекцию вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000091
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора относительно ЛПС {kant,
Figure 00000092
, ζant), где kant,
Figure 00000092
, ζant - соответственно углы крена, тангажа и склонения антенной системы, путем последовательного умножения значений
Figure 00000093
на соответствующие углам Эйлера матрицы поворота, после чего в нормальной системе координат вычисление уточненного значения вектора направления
Figure 00000094
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС: крена
Figure 00000095
, тангажа
Figure 00000096
и склонения
Figure 00000097
определение уточненного значения азимута
Figure 00000098
в момент времени ti на s-й ИРИ, расположенного на поверхности «круглой Земли», на подготовительном этапе в географических координатах задают границы зоны поиска ИРИ первого уровня (B, L)1, на поверхности которой равномерно распределяют J, J≥10, контрольных точек, для каждой j-й контрольной точки, j=1, 2, …, J, первого уровня, определяют ее географические координаты (В, L)j, а в процессе работы определяют контрольную точку j первого уровня с наибольшим количеством проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000099
, выделяют зону поиска ИРИ второго уровня (В, L)2, центром которой являются координаты
Figure 00000100
j-й контрольной точки зоны поиска ИРИ первого уровня, а ее размеры по широте и долготе задаются на подготовительном этапе и соответствуют расстоянию между контрольными точками зоны поиска ИРИ первого уровня, на поверхности зоны поиска ИРИ второго уровня равномерно распределяют М, М≥10, контрольных точек с определенным на подготовительном этапе шагом Δr, значение которого задают с учетом необходимой точности измерения координат ИРИ, определяют их географические координаты (B, L)m, находят контрольную точку m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R'≥Δr/2 пеленгов
Figure 00000101
, сравнивают количество Ψj полученных пеленгов
Figure 00000102
с заданным на подготовительном этапе порогом η, при выполнении пороговых условий Ψj≥η на основе выделенных Ψj значений пеленгов
Figure 00000103
методом наименьших квадратов определяют географические координаты s-го ИРИ (Bs, Ls), выделяют очередную k-ю контрольную точку первого уровня, k∈J, с наибольшим после j-й точки количеством Ψk проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R' пеленгов
Figure 00000104
и начинают новый цикл анализа по обнаружению s+1-го ИРИ и определению его координат (Bs+1, Ls+1), в противном случае при Ψk<η завершают анализ полученных результатов и приступают к новому циклу приема сигналов в заданных полосе ΔF и зоне поиска ИРИ первого уровня и измерению их пространственно-информационных параметров.
Определение местоположения ИРИ выполняют в геоцентрической системе координат, сумма квадратов расстояний от которого до всех пеленгов (ортодромов на сфере) минимальна.
Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе за счет использования в расчетах геоцентрической системы координат и аналитических выражений, а также избирательной (двухэтапной) обработки входного потока данных достигается положительный эффект в виде сокращения временных затрат на определение координат ИРИ.
В заявленном устройстве определения координат ИРИ поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из антенной решетки, выполненной из N>2 идентичных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования, 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, сигнальный и опорный входы которого соединены соответственно с сигнальным и опорным выходами аналого-цифрового преобразователя, первого и второго блока памяти, блока вычитания, блока формирования эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров (ППИП), блока вычисления ППИП, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй информационный вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, группа информационных выходов блока вычисления ППИП соединена с группой информационных входов первого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов второго блока памяти, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений ППИП, группа информационных входов которого является первой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, последовательно соединенных умножителя, сумматора, третьего блока памяти, блока определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены поразрядно и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, первого вычислителя, предназначенного для перевода пространственных параметров летно-подъемного средства (ЛПС)
Figure 00000105
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000106
, а вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000107
- в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000108
, второго вычислителя, предназначенного для коррекции вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000109
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора
Figure 00000110
, третьего вычислителя, предназначенного для вычисления в нормальной системе координат уточненного вектора направления
Figure 00000111
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС, четвертого вычислителя, предназначенного для вычисления значений азимутального угла
Figure 00000112
, пятого, шестого, седьмого и восьмого вычислителей, четвертого и пятого блоков памяти, радионавигатора, второй, третьей, четвертой, пятой и шестой входных установочных шин устройства определения координат ИРИ, блока сравнения и блока угловой ориентации ЛПС, предназначенного для измерения углов крена
Figure 00000113
, тангажа
Figure 00000114
и склонения
Figure 00000115
ЛПС, причем первый, второй, третий и четвертый вычислители подключены последовательно, первая и вторая группы информационных входов первого вычислителя соединены соответственно с первой и второй группами информационных выходов блока определения азимута и угла места, третья группа информационных входов первого вычислителя объединена со второй группой информационных входов четвертого вычислителя, первой группой информационных входов блока угловой ориентации ЛПС и группой информационных выходов радионавигатора, вторая входная установочная шина устройства определения координат ИРИ соединена с группой информационных входов четвертого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с второй группой информационных входов второго вычислителя, вход синхронизации которого объединен с выходом генератора синхроимпульсов и со входами синхронизации первого, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого вычислителей, первого, второго, третьего, четвертого и пятого блоков памяти, с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычитания, умножителя, сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений ППИП и блока вычисления ППИП, блока угловой ориентации ЛПС, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов третьего вычислителя, а вторая группа информационных входов является третьей входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, первая группа информационных входов блока сравнения соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя, а входы обнуления первого, второго и третьего вычислителей объединены, пятый вычислитель предназначен для определения контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня с наибольшим количеством проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000116
, шестой вычислитель предназначен для определения географических координат (В, L)m контрольной точки m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R', R'<<R, пеленгов
Figure 00000117
, седьмой вычислитель предназначен для определения границ зоны поиска ИРИ второго уровня (В, L)2 с центром с координатами контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня
Figure 00000118
, восьмой вычислитель предназначен для равномерного распределения и определения координат (В, L)m контрольных точек m зоны поиска ИРИ второго уровня, m=1, 2, …, М, дополнительно введены девятый вычислитель, предназначенный для равномерного распределения и определения координат (В, L)j контрольных точек j, j=1, 2, …, J, зоны поиска ИРИ первого уровня, шестой, седьмой и восьмой блоки памяти, при этом блок сравнения предназначен для принятия решения о прохождении очередного пеленга
Figure 00000119
через зону поиска ИРИ первого уровня {х, у}1, причем группа информационных входов седьмого блока памяти является восьмой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания границ зоны поиска ИРИ первого уровня (B, L)1, а группа информационных выходов соединена с третьей группой информационных входов блока сравнения и с первой группой информационных входов девятого вычислителя, третья группа информационных входов которого является одиннадцатой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания количества контрольных точек J, J≥10, зоны поиска ИРИ первого уровня, а группа информационных выходов девятого вычислителя соединена с третьей группой информационных входов пятого вычислителя, первая группа информационных входов которого является четвертой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания радиуса R локальной зоны поиска ИРИ первого уровня с центрами в контрольных точках j, j=1, 2, …, J, а вторая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов шестого блока памяти, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя и первой группой информационных входов блока сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора и второй группой информационных входов шестого блока памяти, а выход соединен с входом управления шестого блока памяти, первая группа информационных выходов пятого вычислителя соединена с первой группой информационных входов восьмого блока памяти, вторая группа информационных входов которого является пятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания максимально необходимого количества I используемых в обработке пеленгов
Figure 00000120
, вторая группа информационных выходов пятого вычислителя соединена с первой группой информационных входов седьмого вычислителя, вторая группа информационных входов которого является девятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания размеров зоны поиска ИРИ второго уровня {B2, L2}, а группа информационных выходов соединена с первой группой информационных входов восьмого вычислителя, вторая группа информационных входов которого является десятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенная для задания количества контрольных точек М зоны поиска ИРИ второго уровня, а группа информационных выходов восьмого вычислителя соединена с группой информационных входов пятого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов шестого вычислителя, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов восьмого блока памяти, а третья группа информационных входов является шестой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания радиуса R' локальной зон поиска ИРИ второго уровня с центрами в контрольных точках m, m=1, 2, … М, блок расчета координат и блок принятия решения, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов шестого вычислителя, вторая группа информационных входов является седьмой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания порога в виде количества η пеленгов
Figure 00000121
, необходимого для принятия решения о расчете координат (Bs, Ls) s-го ИРИ, первый выход блока принятия решения соединен с входами обнуления восьмого блока памяти, пятого, четвертого и третьего вычислителей, а второй выход блока принятия решения соединен со входами управления пятого вычислителя и блока расчета координат, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов шестого вычислителя, а группа информационных выходов является выходной шиной устройства определения координат ИРИ, а входы синхронизации первого и второго блоков сравнения, шестого и седьмого блоков памяти, блока принятия решения объединены и соединены с выходом генератора синхроимпульсов.
Перечисленная совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи позволяет достичь цели изобретения: сократить временные затраты на определение координат ИРИ.
Заявляемые объекты поясняются чертежами, на которых показаны:
на фиг. 1 - иллюстрируются результаты пеленгования ИРИ с ЛПС в заданном районе;
на фиг. 2 - иллюстрации, поясняющие порядок выполняемых операций:
а) по размещению J контрольных точек зоны поиска ИРИ первого уровня, J≥10, и определению их географических координат (В, L)j;
б) по заданию локальной зоны анализа с радиусом R вокруг J контрольных точек, прокладке пеленгов
Figure 00000122
с учетом местоположения ЛПС {
Figure 00000007
,
Figure 00000008
}i и определению количества
Figure 00000123
, проходящих рядом с контрольными точками (возле точки j их 5);
в) по размещению М контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня с центром в j-й контрольной точке с координатами (В, L)j и прокладке пеленгов
Figure 00000124
с учетом местоположения ЛПС {
Figure 00000007
,
Figure 00000008
}i;
г) по заданию локальной зоны анализа с радиусом R' вокруг М контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня и определению количества
Figure 00000125
, проходящих рядом с контрольными точками (возле точки m их 5);
на фиг. 3 - обобщенный алгоритм расчета координат ИРИ;
на фиг. 4 - обобщенный алгоритм определения пространственных параметров ИРИ (азимута
Figure 00000126
);
на фиг. 5 - представлены результаты оценки эффективности предлагаемого способа определения координат ИРИ;
на фиг. 6 - обобщенная структурная схема устройства определения координат ИРИ;
на фиг. 7 - алгоритм вычисления эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров;
на фиг. 8 - алгоритм работы первого вычислителя;
на фиг. 9 - алгоритм работы второго вычислителя;
на фиг. 10 - алгоритм работы третьего вычислителя;
на фиг. 11 - алгоритм работы четвертого вычислителя;
на фиг. 12 - алгоритм работы пятого вычислителя;
на фиг. 13 - алгоритм работы шестого вычислителя;
на фиг. 14 - алгоритм работы седьмого вычислителя;
на фиг. 15 - алгоритм работы восьмого вычислителя;
на фиг. 16 - алгоритм работы девятого вычислителя;
на фиг. 17 - алгоритм работы блока расчета координат.
Известно, что большинство способов определения координат ИРИ с ЛПС, реализующих угломерный, угло-дальномерный способы местоопределения, базируются на использовании глобальных навигационных спутниковых систем (ГННС) (см. B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др. Спутниковые радионавигационные системы / Под ред. B.C. Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 1993 г., стр. 261-275). Кроме информации о собственном местоположении ЛПС и направлении его перемещения при решении задач местоопределения ИРИ в прототипе определяют его пространственную ориентацию: углы крена
Figure 00000127
, тангажа
Figure 00000128
и курсового угла
Figure 00000129
(угла сноса или склонения
Figure 00000130
). Информация об этих параметрах может быть получена с помощью известных устройств (см. Пат. РФ №2374659, 2371733, 2553270). Учет названных параметров в совокупности с большим объемом вычислительных процедур прототипа приводит к значительным временным затратам на получение координат ИРИ. На фиг. 1 показаны результаты определения пространственных параметров (пеленгования) с ЛПС в зоне контроля с помощью устройства-прототипа. Сложная сигнально-помеховая обстановка (большое число излучателей в полосе анализа), кратковременность работы ИРИ существенно осложняет определение их координат. Отдельно следует отметить ситуацию, когда на одной частоте одновременно работают несколько пространственно разнесенных ИРИ (базовые станции №1 и №2). Последнее регулярно наблюдается при использовании пеленгатора на борту ЛПС. Поэтому основной акцент в предлагаемых способе и устройстве сделан на сокращение временных затрат на определение координат ИРИ.
Основная идея предлагаемых изобретений состоит в определении точки в геоцентрической системе координат, сумма квадратов расстояний от которой до всех пеленгов минимальна. Такое решение оптимально, если ошибки определения азимута на источник являются случайной величиной с нормальным законом распределения. Пеленги в данном случае - это ортодромы на сфере. Поэтому для их задания нужен только азимут и не требуется угол места. Определение этой точки выполняется аналитически, что определяет высокую скорость работы. А использование сферы в качестве поверхности Земли позволяет использовать технические решения для определения местоположения ИРИ, находящихся на значительном расстоянии.
Кроме того, двухэтапная обработка полученных значений
Figure 00000131
позволяет существенно сократить временные затраты на определение координат.
Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом (см. фиг. 2-5). На подготовительном этапе измеряют ориентацию антенной системы пеленгатора в трех плоскостях принятых в авиации как крена kant, тангажа
Figure 00000132
и склонения ζant {kant,
Figure 00000132
, ζant} относительно корпуса ЛПС. Значение {kant,
Figure 00000132
, ζant} запоминают и в последующем используют для уточнения результатов θi. Дополнительно в географических координатах задают границы зоны поиска ИРИ первого уровня. С этой целью учитываются координаты крайних точек маршрута полета ЛПС. В результате получают прямоугольник со сторонами, параллельными меридианам и параллелям. Полученную зону обычно расширяют во все стороны на заданное значение, зависящее от потенциальной дальности работы пеленгатора. На полученную зону поиска ИРИ первого уровня (B, L)1 накладывают равномерно распределенное количество J контрольных точек (см. фиг. 2). Выбор в пользу количества контрольных точек J, а не в пользу размера шага между ними (в отличии от второго уровня) сделан с целью получения гарантированного времени измерения координат ИРИ.
На подготовительном этапе также задают размеры {B2, L2} по широте и долготе зоны поиска ИРИ второго уровня (в метрах). Целесообразно, чтобы размеры ее сторон были не меньше расстояния d между контрольными точками j зоны контроля ИРИ первого уровня. Кроме того, для этой зоны задается М контрольных точек второго уровня. В связи с тем, что размеры зоны поиска ИРИ второго уровня определены совместно с М контрольными точками, это эквивалентно формированию шага Δr сетки контрольных точек m, m∈М. Дополнительно задают минимально необходимое количество η пеленгов
Figure 00000133
для принятия решения о начале расчета координат (Bs, Ls) s-го источника радиоизлучения.
В процессе полета ЛПС по аналогии со способом-прототипом (см. фиг. 3) в заданной полосе частот ΔF осуществляют поиск и прием сигналов ИРИ, измерение их пространственных параметров: азимута θi и угла места βi в системе координат антенной системы. Одновременно в момент времени ti с помощью ГНСС определяют местоположение собственно ЛПС {
Figure 00000134
,
Figure 00000135
,
Figure 00000136
},
Figure 00000137
,
Figure 00000138
,
Figure 00000139
- соответственно широта, долгота и высота ЛПС.
Данные результаты получены без учета ориентации антенной системы (АС) пеленгатора относительно корпуса ЛПС и собственно ориентации ЛПС в пространстве, а выполненную операцию можно интерпретировать следующим образом. По измеренному направлению (θi,βi,) получают вектор - направление на источник в системе координат АС.
Далее в способе-прототипе определяют координаты ИРИ в соответствии с выражениями
Figure 00000140
Для удобства работы (см. фиг. 4) последние переводят в географические координаты
Figure 00000141
.
Изначально учитывают ориентацию АС пеленгатора относительно ЛПС и положение ЛПС в пространстве. Это достигается путем последовательного перехода из одной системы координат в другую, что удобнее и быстрее выполнять в декартовой системе координат. Координаты ЛПС
Figure 00000142
, измеренные в момент времени ti, преобразуют в геоцентрическую систему координат:
Figure 00000143
где R* - радиус Земли, R* = 6370000 м.
Далее осуществляют перевод вектора направления на источник
Figure 00000144
в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000145
следующим образом
Figure 00000146
В первом преобразовании вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000147
учитывают априорно известную ориентацию АС относительно ЛПС на основе данных, полученных на подготовительном этапе. Коррекцию
Figure 00000148
осуществляют в плоскости трех углов Эйлера: крена kant, тангажа
Figure 00000132
и склонения ζant. Исходный вектор
Figure 00000149
последовательно перемножают на три соответствующие углам Эйлера матрицы поворота
Figure 00000150
где
Figure 00000151
,
Figure 00000152
,
Figure 00000153
.
На следующем этапе в нормальной системе координат осуществляют преобразование скорректированного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000154
с целью учета ориентации ЛПС относительно земной поверхности и положения ЛПС в пространстве, что позволяет получить уточненное значение вектора направления на ИРИ
Figure 00000155
. Переход через эту систему координат продиктован тем, что в ней измеряются углы ориентации ЛПС. Получение вектора направления на источник
Figure 00000156
в нормальной системе координат также предпочтительно. Ориентация ЛПС обычно задается углами
Figure 00000157
,
Figure 00000158
и
Figure 00000159
, которые определяют в каждой точке относительно плоскости, касательной к сферической модели земной поверхности. Ось крена
Figure 00000160
лежит в этой плоскости и направлена на географический север, ось склонения
Figure 00000161
перпендикулярна указанной плоскости и направлена к центру земли, ось тангажа
Figure 00000162
лежит в указанной плоскости таким образом, что осей представляет правую декартову систему координат (см. Авиация: Энциклопедия. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1994 г.). Полученный на предыдущем этапе вектор
Figure 00000163
последовательно перемножают на три соответствующие матрицы поворота (относительно каждой из названных осей)
Figure 00000164
где,
Figure 00000165
,
Figure 00000166
,
Figure 00000167
.
Уточненное значение азимута
Figure 00000168
определяют из выражения (5) следующим образом:
Figure 00000169
Здесь вектор
Figure 00000170
находится в нормальной системе координат:
Figure 00000171
- направление на север,
Figure 00000172
- на восток,
Figure 00000173
- к центру Земли.
На первом этапе анализа полученные значения пеленгов
Figure 00000174
с учетом местоположения ЛПС (пеленгатора) накладывают на зону поиска ИРИ первого уровня. Необходимая скважность измерения
Figure 00000175
зависит от скорости и маршрута полета ЛПС (взаимного расположения j-х контрольных точек, j = 1, 2, …, J, и расположения ЛПС). Последняя определяет необходимое количество измерений
Figure 00000176
, полученных для каждой j-й контрольной точки.
Определяют контрольную точку j первого уровня (см. фиг. 2) с наибольшим количеством проходящих в пределах зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000176
(см. Приложение 1). Значение R выбирают из условия R≥d/2, где d - расстояние между контрольными точками первого уровня. Следует отметить, что выбор в пользу количества J контрольных точек зоны поиска ИРИ первого уровня, а не в пользу размера d сделан с целью получения гарантированного (минимизированного) по времени определения координат ИРИ.
В результате выполненного анализа выбирают контрольную точку j с координатами
Figure 00000118
с наибольшим количеством рядом с ней проходящих пеленгов
Figure 00000177
.
Отталкиваясь от координат
Figure 00000118
контрольной точки j, выбранной в качестве приближения первого уровня, строят зону поиска ИРИ второго уровня. Центром зоны назначают координаты j-й контрольной точки
Figure 00000118
. Размеры зоны поиска ИРИ второго уровня {B2, L2} задают в метрах. Целесообразно, чтобы последние были не менее d х d.
На сформированной на втором этапе зоне поиска ИРИ второго уровня равномерно распределяют М контрольных точек. Последнее эквивалентно заданию шага сетки контрольных точек m с шагом Δr второго уровня, m∈М. В свою очередь Δr определяется заданной точностью определения координат ИРИ. В результате в предлагаемом способе достигают оптимум между быстродействием и точностью поиска.
Определяют координаты (B, L)m, m=1, 2, …, М, всех М контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня. Находят контрольную точку m∈М зоны поиска ИРИ второго уровня (B, L)2 с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах зоны с радиусом R'≥Δr/2 пеленгов
Figure 00000178
(см. Приложение 1). Сравнивают количество Ψj полученных пеленгов
Figure 00000179
с заданным на подготовительном этапе порогом η. При выполнении пороговых условий Ψj≥η принимают решение об обнаружении s-го ИРИ и приступают к расчету его координат:
Figure 00000180
Figure 00000181
где Bs и Ls - соответственно широта и долгота местоположения s-го ИРИ,
Figure 00000182
;
Figure 00000183
;
Figure 00000184
;
Figure 00000185
,
Figure 00000186
- соответственно широта и долгота начала пеленга
Figure 00000187
i-го измерения (координаты ЛПС в ti момент времени);
Ψj - количество измерений.
В Приложении 2 приведено предложение по минимизации временных затрат на расчет (7) и (8).
Далее выделяют очередную k-тую контрольную точку зоны поиска ИРИ первого уровня, k∈J, с наибольшим после j-й точки количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000188
и начинают новый цикл анализа по обнаружению очередного s+1-го ИРИ и определению его координат (см. фиг. 3). В противном случае, когда Ψk<η, завершают анализ полученных результатов и приступают к новому циклу приема сигналов в заданных полосе частот ΔF и зоне поиска ИРИ первого уровня и измерению их пространственно-информационных параметров.
На фиг. 5 изображены результаты моделирования сравнительной скорости работы алгоритмов расчета координат ИРИ в прототипе (пунктирная линия) и предлагаемом способе (сплошная линия). По оси абсцисс отложено количество измерений, участвующих в расчете. По основной оси ординат (слева) отложено время работы алгоритма прототипа в миллисекундах. По вспомогательной оси ординат (справа) отложено время работы предлагаемого алгоритма в миллисекундах. Из моделирования видно, что оба алгоритма имеют близкую к линейной зависимость временных затрат от количества измерений. Время на определение координат растет пропорционально увеличению количества измерений. Но алгоритм прототипа имеет в десятки раз большие временные затраты. Это связано с тем, что для каждого измерения находятся первичные (однопозиционные) координаты ИРИ, которые затем усредняются. В предлагаемом способе не учитывается угол места пеленга и не определяются первичные (однопозиционные) координаты, что значительно ускоряет время расчета. Однако стоит отметить, что алгоритм прототипа позволяет получить предварительные координаты ИРИ при малом количестве измерений (вплоть до одного измерения), в то время как предлагаемому алгоритму потребуется несколько измерений.
Устройство определения координат источников радиоизлучения (см. фиг. 6), содержит антенную решетку 5, выполненную из N>2 идентичных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования, антенный коммутатор 6, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки 5, а сигнальный и опорный выходы коммутатора 6 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 7 соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя 8, блок преобразования Фурье 9, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, сигнальный и опорный входы которого соединены соответственно с сигнальным и опорным выходами аналого-цифрового преобразователя 8, первый 11 и второй 2 блоки памяти, блок вычитания 12, блок формирования эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) 3, блок вычисления ППИП 10, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье 9, а второй информационный вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье 9, группа информационных выходов блока вычисления ППИП 10 соединена с группой информационных входов первого блока памяти 11, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания 12, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов второго блока памяти 2, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений ППИП 3, группа информационных входов которого является первой входной установочной шиной 4 устройства определения координат ИРИ, последовательно соединенные умножитель 13, сумматор 14, третий блок памяти 15, блок определения азимута и угла места 16, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя 13 объединены поразрядно и соединены с группой информационных выходов блока вычитания 12, первый вычислитель 17, предназначенный для перевода пространственных параметров летно-подъемного средства
Figure 00000189
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000190
, а вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000191
- в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000192
, второй вычислитель 18, предназначенный для коррекции вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000193
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора
Figure 00000194
, третий вычислитель 19, предназначенный для вычисления в нормальной системе координат уточненного вектора направления
Figure 00000195
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС, четвертый вычислитель 20, предназначенный для вычисления значений азимутального угла
Figure 00000196
, пятый 22, шестой 27, седьмой 40 и восьмой 41 вычислители, четвертый 33 и пятый блоки памяти 26, радионавигатор 34, вторая 32, третья 36, четвертая 23, пятая 25 и шестая 30 входные установочные шины устройства определения координат ИРИ, блок сравнения 39 и блок угловой ориентации ЛПС 35, предназначенный для измерения углов крена
Figure 00000197
, тангажа
Figure 00000198
и склонения
Figure 00000199
ЛПС, причем первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 вычислители подключены последовательно, первая и вторая группы информационных входов первого вычислителя 17 соединены соответственно с первой и второй группами информационных выходов блока определения азимута и угла места 16, третья группа информационных входов первого вычислителя 17 объединена со второй группой информационных входов четвертого вычислителя 20, первой группой информационных входов блока угловой ориентации ЛПС 35 и группой информационных выходов радионавигатора 34, вторая входная установочная шина устройства определения координат ИРИ 32 соединена с группой информационных входов четвертого блока памяти 33, группа информационных выходов которого соединена с второй группой информационных входов второго вычислителя 18, вход синхронизации которого объединен с выходом генератора синхроимпульсов 1 и со входами синхронизации первого 17, третьего 19, четвертого 20, пятого 22, шестого 27, седьмого 40 и восьмого 41 вычислителей, первого 11, второго 2, третьего 15, четвертого 33 и пятого 26 блоков памяти, с управляющим входом антенного коммутатора 6, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя 8, блока преобразования Фурье 9, блока вычитания 12, умножителя 13, сумматора 14, блока определения азимута и угла места 16, блока формирования эталонных значений ППИП 3 и блока вычисления ППИП 10, блока угловой ориентации ЛПС 35, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов третьего вычислителя 19, а вторая группа информационных входов является третьей входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ 36, первая группа информационных входов блока сравнения 39 соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя 20, а входы обнуления первого 17, второго 18 и третьего 19 вычислителей объединены, при этом пятый вычислитель 22 предназначен для определения контрольной точки j поиска ИРИ первого уровня с наибольшим количеством проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000200
. Шестой вычислитель 27 предназначен для определения контрольной точки m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R', R'<<R, пеленгов
Figure 00000201
. Седьмой вычислитель 40 предназначен для определения границ зоны поиска ИРИ второго уровня (B, L)2 с центром с координатами контрольной точки j поиска ИРИ первого уровня (B, L)j. Восьмой вычислитель 41 предназначен для равномерного распределения и определения координат (B, L)m контрольных точек m зоны поиска ИРИ второго уровня, m=1, 2, …, М. Девятый вычислитель 44, предназначен для равномерного распределения и определения координат (B, L)j контрольных точек j, j=1, 2, …, J, зоны поиска ИРИ первого уровня. Шестой 21, седьмой 38 и восьмой 24 блоки памяти. Блок сравнения 39 предназначен для принятия решения о прохождении очередного пеленга
Figure 00000202
через зону поиска ИРИ первого уровня (В, L)1, причем группа информационных входов седьмого блока памяти 38 является восьмой входной установочной шиной 37 устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания границ зоны поиска ИРИ первого уровня (B, L)1, а группа информационных выходов соединена с третьей группой информационных входов блока сравнения 39 и с первой группой информационных входов девятого вычислителя 44, вторая группа информационных входов которого является одиннадцатой входной установочной шиной 45 устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания количества контрольных точек J, J≥10, зоны поиска ИРИ первого уровня. Группа информационных выходов девятого вычислителя 44 соединена с третьей группой информационных входов пятого вычислителя 22, первая группа информационных входов которого является четвертой входной установочной шиной 23 устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания радиуса R локальных зон поиска ИРИ первого уровня с центрами в контрольных точках j, j=1 ,2, …, J, a вторая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов шестого блока памяти 21, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя 20 и первой группой информационных входов блока сравнения 39, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора 34 и второй группой информационных входов шестого блока памяти 21, а выход блока сравнения 39 соединен с входом управления шестого блока памяти 21. Первая группа информационных выходов пятого вычислителя 22 соединена с первой группой информационных входов восьмого блока памяти 24, вторая группа информационных входов которого является пятой входной установочной шиной 25 устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания максимально необходимого количества I используемых в обработке пеленгов
Figure 00000203
. Вторая группа информационных выходов пятого вычислителя 22 соединена с первой группой информационных входов седьмого вычислителя 40, вторая группа информационных входов которого является девятой входной установочной шиной 42 устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания размеров зоны поиска ИРИ второго уровня {B2, L2}, а группа информационных выходов соединена с первой группой информационных входов восьмого вычислителя 41, вторая группа информационных входов которого является десятой входной установочной шиной 43 устройства определения координат ИРИ, предназначенная для задания количества контрольных точек М зоны поиска ИРИ второго уровня. Группа информационных выходов восьмого вычислителя 41 соединена с группой информационных входов пятого блока памяти 26, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов шестого вычислителя 27, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов восьмого блока памяти 24, а третья группа информационных входов является шестой входной установочной шиной 30 устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания радиуса R' локальных зон поиска ИРИ второго уровня с центрами в контрольных точках m, m=1, 2, … М. Блок расчета координат и блок принятия решения 28, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов шестого вычислителя 27, вторая группа информационных входов является седьмой входной установочной шиной 31 устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания порога в виде количества η пеленгов
Figure 00000204
, необходимого для принятия решения о расчете координат (Bs, Ls) s-го ИРИ. Первый выход блока принятия решения 28 соединен с выходами обнуления восьмого блока памяти 24, пятого 22, четвертого 20 и третьего 19 вычислителей, а второй выход блока принятия решения 28 соединен со входами управления пятого вычислителя и блока расчета координат 29, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов шестого вычислителя 27, а группа информационных выходов является выходной шиной 46 устройства определения координат ИРИ. Входы синхронизации первого 24 и второго 39 блоков сравнения, шестого 21 и седьмого 38 блоков памяти, блока принятия решения 28 объединены и соединены с выходом генератора синхроимпульсов 1.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
На подготовительном этапе в географических координатах задают границы зоны поиска ИРИ первого уровня (рабочей зоны). С этой целью учитывают координаты крайних точек маршрута полета ЛПС. В результате получают прямоугольник со сторонами, параллельными меридианам и параллелям. Полученную зону обычно расширяют во все стороны на заданное значение, зависящее от потенциальной дальности работы пеленгатора. Значение полученной зоны поиска ИРИ первого уровня (В, L)1 по восьмой входной установочной шине 31 записывают в седьмой блок памяти 38. На полученную зону поиска ИРИ первого уровня в блоке 44 накладывают равномерно распределенные J контрольных точек. От выбора значения J зависит гарантированное время измерения координат ИРИ. Так, необоснованное увеличение на первом этапе количества контрольных точек J влечет за собой увеличение суммарных временных затрат на нахождение местоположения ИРИ.
Далее для каждой контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня, j=1, 2, …, J, определяют ее географические координаты (В, L)j. С этой целью значение J по одиннадцатой входной шине 45 подают на вторую группу информационных входов девятого вычислителя 44, на первую группу информационных входов с группы информационных выходов седьмого блока памяти поступают данные о границах зоны поиска ИРИ первого уровня (В, L)1. В задачу вычислителя 44 входит равномерно распределить по данной площади J контрольных точек и определить их географические координаты (В, L)j. Полученные в блоке 44 значения координат поступают на третью группу информационных входов пятого вычислителя 22. Значение I подается по пятой входной установочной шине 25 на вторую группу информационных входов первого блока сравнения 24 и определяет максимально необходимое количество пеленгов в* для определения координат ИРИ. Необоснованное завышение I приведет к увеличению временных затрат на обнаружение s-го ИРИ и определение его координат.
На подготовительном этапе также задают размеры зоны поиска ИРИ второго уровня {В2.L2} по девятой входной установочной шине 42. Ее размеры поступают на вторую группу информационных входов седьмого вычислителя 40. По десятой входной установочной шине 43 задают значение М контрольных точек для зоны поиска ИРИ второго уровня. В связи с тем, что размеры зоны поиска ИРИ второго уровня постоянны для всех возможных ситуаций в зоне поиска ИРИ первого уровня, то задание равномерной сетки из М контрольных точек второго уровня эквивалентно формированию необходимого шага Δr (Δr=const), между ними. Последний определяет необходимую (заданную) точность определения координат ИРИ. В результате заданием количества контрольных точек J, М и площадью (В, L)2 в заявленном устройстве достигается необходимое гарантированное сокращение временных затрат на определение координат ИРИ при сохранении точностных характеристик измерителя.
По четвертой входной установочной шине 23 задают радиус R локальной зоны анализа вокруг контрольных точек j первого уровня, R≥d/2. Значение R поступает на первую группу информационных входов пятого вычислителя 22.
По шестой входной установочной шине задают радиус локальной зоны анализа R' вокруг М контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня, R'≥Δr/2.
По седьмой входной установочной шине задают необходимое количество η пеленгов
Figure 00000205
, проходящих через локальную зону с радиусом R' с центром в m-й контрольной точке для принятия решения об обнаружении s-го ИРИ и начале расчета его координат.
Заявляемое устройство (см. фиг. 6) представляет из себя фазовый интерферометр (блоки 1-16), дополненный элементами навигации (блоки 34, 35) в совокупности с вычислительными модулями (блоки 17-20, 22, 40, 44) и элементами 26-29, обеспечивающими принятие решения и расчет координат ИРИ.
Работа фазового интерферометра аналогична устройству-прототипу (см. Пат. РФ №2458360, G01S 3/14, опубл. 10.08.2012 г., бюл. №22). На подготовительном этапе выполняют следующие операции. Измеряют взаимные расстояния между антенными элементами
Figure 00000206
решетки 5 при их размещении на плоскости. Результаты измерений по первой входной установочной шине 4 (см. фиг. 6) поступают на вход блока формирования эталонных значений ППИП 3. Весь заданный диапазон частот ΔF делят на поддиапазоны, размеры которых Δƒ определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов 7. Поддиапазоны, количество которых V=ΔF/Δƒ, нумеруют ν=1, 2, …, V. Рассчитывают средние частоты всех поддиапазонов по формуле ƒν = Δƒ(2ν - 1)/2. Определяют эталонные значения ППИП (блок 3) для средних частот всех поддиапазонов ƒν. В качестве ППИП используют значения разностей фаз сигналов
Figure 00000207
для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки 5.
Выбор
Figure 00000208
в качестве ППИП основан на следующем. Одним из наиболее перспективных направлений развития измерителей пространственных параметров является использование интерферометрических пеленгаторов (см. Клименко Н.Н. Современное состояние теории и практики радиоинтерферометрии // Зарубежная радиоэлектроника, №1, 1990, с. 3-14). Интерферометры существуют двух типов: фазовые и корреляционные. В материалах Пат. US №4728959 «Радиопеленгационная система», МПК G01S 5/04, опубл. 08.08.1986 г. отмечается, что в сильно пересеченной местности и городских условиях в меньшей степени подлежат искажению фазовые параметры сигнала. Кроме того, Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham. Massachusetts. Artech House, inc., 1981. - 298 p. отмечается, что: «потенциальные возможности оценки угла прихода сигнала путем сравнения фазы выше, чем у корреляционного интерферометра, если оцениваемый сигнал узкополосен и имеет малую нестабильность несущей частоты».
В процессе расчета эталонных ППИП в блоке 3 моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг АС измерителя с дискретностью Δθ и Δβ на удалении нескольких длин волн. В блоке 3 по известному алгоритму (см. Пат. РФ №2283505, G01S 13/46, опубл. 24.05.2004 г., бюл. №30) вычисляют значение разностей фаз
Figure 00000209
, которые в дальнейшем хранятся во втором блоке памяти 2 (см. фиг. 6).
В процессе работы устройства с помощью блоков 5-16 осуществляют поиск и обнаружение сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF. Принимаемые решеткой 5 сигналы на частоте ƒν 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 входа двухканального приемника 7 поступают сигналы со всех возможных пар антенных элементов (АЭ) решетки 5. При этом все антенные элементы периодически выступают как в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 6). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.
Сигналы, поступившие на входы приемника 7, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты блока 7 сигналы поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 8, где их синхронно преобразуют в цифровую форму. Полученные цифровые отсчеты сигналов антенных элементов
Figure 00000210
и Ah в блоке 8 перемножают на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на π/2. В результате в блоке 8 формируют четыре последовательности отсчетов (квадратурные составляющие отсчетов от двух АЭ
Figure 00000210
и Ah). 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. РФ №2263328 и Пат РФ №2283505.
На завершающем этапе в блоке 8 формируют две комплексные последовательности отсчетов путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей, которые поступают на входы блока преобразования Фурье 9.
В результате выполнения в блоке 9 операции в соответствии с выражением
Figure 00000211
получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов, принимаемых в АЭ
Figure 00000212
и Ah, а следовательно, и их фазовые характеристики. Однако этого недостаточно для измерения
Figure 00000207
в парах
Figure 00000212
и Ah. Последнее предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражением
Figure 00000213
где
Figure 00000214
, h=1, 2, …, N,
Figure 00000214
≠h - номер АЭ. На его основе определяют
Figure 00000207
как
Figure 00000215
Эти функции выполняются блоком вычисления ППИП 10. В предлагаемом устройстве измеренное значение
Figure 00000207
очередным импульсом генератора 1 записывают в первый блок памяти 11. Данная операция повторяется до тех пор, пока не будут записаны в блок 11 значения ППИП для всех возможных сочетаний пар АЭ. Выполнение этой операции соответствует формированию массива измеренных ППИП
Figure 00000216
.
Основное назначение блоков 12, 13, 14, 15, 16 и 2, 3 состоит в том, чтобы оценить отличия измеренных параметров
Figure 00000216
от эталонных значений
Figure 00000209
, рассчитанных для всех направлений прихода сигнала Δθk и Δβk и всех ƒν.
Figure 00000217
По аналогии с прототипом данную операцию осуществляют следующим образом. Эталонные значения
Figure 00000209
, хранящиеся в запоминающем устройстве 2, поступают на вход уменьшаемого блока вычитания 12 (см. фиг. 6). На вход вычитаемого блока 12 поступают измеренные значения
Figure 00000216
с выхода блока 11. Операция вычитания осуществляется в строгом соответствии с порядком формирования пар АЭ.
На следующем этапе полученные разности возводят в квадрат в блоке 13. Данная операция необходима для того, чтобы все результаты операции вычитания имели положительное значение. В противном случае могла возникнуть бы ситуация, когда сумма положительных и отрицательных разностей компенсировали друг друга. Для возведения в квадрат каждый результат вычислений умножают на себя в блоке 13. Полученные квадраты разностей складывают в сумматоре 14 и записывают в третий блок памяти 15. В результате в блоке 15 формируют массив данных Hθ,β(ƒν), на основе которого получают пространственные параметры θi и βi в системе координат АС. Эта операция осуществляется блоком 16 путем поиска минимальной суммы minHθ,β(ƒν) в массиве данных Hθ,β(ƒν). Очередным импульсом синхронизации генератора 1 значения θi и βi из блока 16 по соответствующим выходам поступает на первую и вторую группы информационных входов первого вычислителя 17. После этого содержимое первого 11 и третьего 15 блоков памяти обнуляют и начинают новый цикл измерения пространственных параметров θi+1 и βi+1.
В функции первого вычислителя входит преобразование пространственных параметров ЛПС
Figure 00000218
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000219
в соответствии с (2). Кроме того, блок 17 осуществляет преобразование вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000220
в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000221
в соответствии с выражением (3). Для реализации этих функций на первую группу информационных входов блока 17 поступает значение θi и на вторую группу информационных входов - βi, а на третью группу информационных входов - пространственное параметры ЛПС:
Figure 00000222
,
Figure 00000223
и
Figure 00000224
с группы информационных выходов навигатора 34.
Результаты преобразований
Figure 00000225
с группы информационных выходов блока 17 поступают на первую группу информационных входов второго вычислителя 18. В функции блока 18 входит коррекция вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000226
на основе априорно известной ориентации антенной системы измерителя относительно борта ЛПС. Последняя поступает по второй входной установочной шине 32 на информационные входы четвертого блока памяти 33, представляющего собой буферное запоминающее устройство. С информационных выходов блока 33 значения {kant,
Figure 00000132
, ζant} следуют на вторую группу информационных входов второго вычислителя 18. Скорректированный вектор
Figure 00000227
находят путем последовательного умножения вектора
Figure 00000228
на три соответствующие углам Эйлера матрицы поворота в соответствии с (4).
Значение скорректированного вектора
Figure 00000229
с выходов блока 18 поступает на первую группу информационных входов третьего вычислителя 19. В функции этого блока входит определение уточненного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000230
с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС: крена
Figure 00000231
, тангажа
Figure 00000232
и склонения
Figure 00000233
. Для этого используют нормальную систему координат. В результате на вторую группу информационных входов с информационных выходов блока угловой ориентации ЛПС 35 подают значения углов {
Figure 00000157
,
Figure 00000158
,
Figure 00000159
}i, характеризующих ориентацию ЛПС в пространстве в момент измерения заявляемым устройством параметров ИРИ {θ, β}i. Определение уточненного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000234
в блоке 19 выполняют в соответствии с выражением (5). Следует отметить, что информация о пространственном положении ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
,
Figure 00000009
}i, определяемая радионавигатором 34 используется в блоке 35 для нахождения угловой ориентации ЛПС {
Figure 00000157
,
Figure 00000158
,
Figure 00000159
}i. По этой причине она поступает с группы информационных выходов блока 34 на первую группу информационных входов блока 35.
Уточненное значение вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000235
с информационных выходов блока 19 далее следует на первую группу информационных входов четвертого вычислителя 20. В функции блока 20 входит уточнение азимутального угла
Figure 00000236
Пространственный угол
Figure 00000237
находят из (5) в соответствии с выражением (6). Для обеспечения вычислений на вторую группу информационных входов блока 20 поступают значения
Figure 00000238
с группы информационных выходов радионавигатора 34.
Значение уточненного азимутального угла
Figure 00000239
с группы информационных выходов блока 20 поступает на первую группу информационных входов шестого блока памяти 21 и первую группу информационных входов второго блока сравнения 39. На вторые группы информационных входов блоков 21 и 39 поступает информация о текущем местоположении ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i с группы информационных выходов радионавигатора 34. На третьей группе информационных входов блока 39 присутствует информация о границах зоны поиска ИРИ первого уровня (B, L)1, поступающая с группы информационных выходов блока 38.
В функцию блока 39 входит принятие решения о прохождении очередного пеленга
Figure 00000240
через зону поиска ИРИ первого уровня (B, L)1 на основе поступивших исходных данных:
Figure 00000241
, (B, L)1 и (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i. В случае положительного результата на выходе блока 39 формируется импульс, поступающий на управляющий вход шестого блока памяти 21. В результате в него записывается информация о полученном значении азимутального угла
Figure 00000242
и координатах ЛПС (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i, полученных в i-й момент времени.
Под действием очередного тактового импульса блока 1 данные о
Figure 00000243
и (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i поступают на вторую группу информационных входов пятого вычислителя 22. Пройдя через блок 22 (с его первого информационного выхода) они далее следуют на вторую группу информационных входов восьмого блока памяти 24 (представляет собой буферное запоминающее устройство) и сохраняются в нем. Кроме того, эта информация используется в блоке 22 для нахождения j-й контрольной точки с наибольшим количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000244
. На третью группу его информационных входов блока 22 с группы информационных выходов девятого вычислителя 44 поступают данные о географических координатах всех контрольных точек первого уровня (B, L)j, j=1, 2, …, J. На первую группу информационных входов пятого вычислителя 22 по четвертой входной установочной шине 23 поступает значение радиуса R локальной зоны анализа вокруг каждой j-й контрольной точки первого уровня.
На основе полученных исходных данных в функции пятого вычислителя 22 входит определение контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня с наибольшим количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000245
в пределах локальной зоны с радиусом R.
Координаты найденной в блоке 22 j-й контрольной точки
Figure 00000246
с максимальным значением проходящих рядом пеленгов
Figure 00000247
с второй группы информационных выходов поступают на первую группу седьмого вычислителя 40. На вторую группу информационных входов блока 40 по девятой входной установочной шине 42 задают размеры зоны поиска ИРИ второго уровня {B2, L2}. В качестве центра последней блоком 40 используются координаты
Figure 00000246
j-й контрольной точки. Блок 40 предназначен для расчета географических координат границ второй зоны поиска ИРИ (B, L)2. Полученные результаты с группы информационных выходов блока 40 поступают на первую группу информационных входов восьмого вычислителя 41. На вторую группу его информационных входов по десятой входной установочной шине 43 задают количество М контрольных точек второго уровня. Блок 41 предназначен для равномерного размещения М контрольных точек в пределах зоны поиска ИРИ второго уровня (B, L)2 и определения их географических координат (B, L)m.
Значения найденных координат с группы информационных выходов блока 41 поступают на группу информационных входов пятого блока памяти 26. Последний представляет собой буферное запоминающее устройство.
С приходом очередного синхроимпульса блока 1 содержимое блока 26 поступает на вторую группу информационных входов шестого вычислителя 27. На первую группу его информационных входов поступает последовательность значений азимутального угла
Figure 00000248
, i=1, 2, …, I совместно с соответствующими координатами ЛПС (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i с группы информационных выходов блока 24. По шестой входной установочной шине 30 задают значение радиуса R'≥Δr/2 локальной зоны анализа вокруг m-ных контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня, m=1, 2, …, М. В задачу блока 27 входит определение контрольной точки m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих рядом пеленгов
Figure 00000249
в пределах локальной зоны с радиусом R', R'<<R. Количество Ψj прошедших рядом с m-ной контрольной точкой пеленгов
Figure 00000250
, подсчитанное блоком 27, с первой группы информационных выходов поступает на первую группу информационных входов блока принятия решения 28. На вторую группу информационных входов последнего с помощью седьмой установочной шины 31 поступает пороговое значение η, определенное на подготовительном этапе. С помощью величины η можно судить о надежности полученных координат ИРИ. На второй группе информационных выходов блока 27 формируют значения
Figure 00000251
и (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i, необходимые для расчета координат. Последние со второй группы информационных выходов блока 27 поступают на группу информационных входов блока расчета координат 29. При выполнении пороговых условий Ψj≥η на втором выходе блока 28 формируется импульс, поступающий на управляющие входы блоков 22 и 29. В результате исходная информация для расчета координат, поступившая от блока 27 записывается в буфер блока 29. Одновременно блок 22 возвращается в исходное состояние и готов к новому циклу поиска очередной контрольной точки первого уровня к с максимальным количеством (без учета точки j) рядом проходящих пеленгов
Figure 00000252
, k∈J.
Блок 29 предназначен для расчета координат обнаруженных ИРИ (Bs, Ls) на основе выражений (7) и (8). После завершения расчетов на группе информационных выходов блока 29 (выходной шине устройства 46) формируют координаты s-го ИРИ (Bs, Ls).
Далее начинают новый цикл поиска и определения координат s+1 ИРИ. Пятый вычислитель 22 приступает к поиску очередной k-й, k∈J контрольной точки с максимальным среди оставшихся количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000253
. Дальнейшая работа устройства осуществляется по выше написанному алгоритму.
В случае наступления ситуации, когда пороговые условия в блоке 28 не выполняются (Ψj<η), на первом его выходе формируется управляющий импульс, поступающий на входы обнуления блоков 17, 18, 19, 20, 22. В результате заявляемое устройство возвращается в исходное состояние и готово к началу нового цикла работы. Синхронизация работы блоков заявляемого устройства обеспечивается импульсами генератора синхроимпульсов 1.
В устройстве (см. фиг. 6), реализующем предложенный способ, используют известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе. Блоки с 1 по 20, 33-35 выполняют аналогично соответствующим блокам устройства-прототипа.
Варианты исполнения 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.). Тип используемых антенных элементов определяется местом размещения антенной решетки 5. Под фюзеляжем в антенной системе, как правило, используют ненаправленные антенные элементы. При размещении антенной решетки 5 в других местах применяют направленные АЭ. В качестве последних могут быть использованы широкополосные трехдиапазонные рупорно-микрополосковые антенны (см. Пат. РФ №2360338, Пат. РФ №2345453, а также Пат. РФ №2349005, Пат. РФ №2382450). Антенные коммутаторы 6 широко известны (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.) Двухканальный приемник 7 может быть реализован с помощью двух профессиональных приемников типа IC-R8500 фирмы ICOM (см. Communication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). При этом первый и второй гетеродины одного из приемников используют 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-R1000.
Двухканальный АЦП 8 и блок преобразования Фурье 9, а также блок вычисления ППИП 10, первое запоминающее устройство 11 могут быть реализованы с помощью стандартных плат: субмодуля цифрового приема ADMDDC2WB и ADP60PCI ν.3.2 на процессоре Shark ADSP-21062 (см. руководство пользователя e-mail:insys@arc.ru www-сервер www.insys.ru).
Построение генератора синхроимпульсов 1 известно и широко освещено в литературе (см. Радиоприемные устройства: учебное пособие для радиотехн. спец. ВУЗов / Ю.Т. Давыдов и др.; Высшая школа, 1989. - 342 с.; Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех: Часть II. В.В. Никитченко. - Л.: ВАС. - 1990. - 176 с.).
С помощью блоков 12, 13 и 14 реализуют выражение (11) описания. Варианты выполнения сумматора 14, блока вычитания 12 приведены, например, в (Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: пер. с нем. - М: Мир, 1990. - 256 с.).
Второе 2 и третье 15 запоминающие устройства реализуют по известным схемам (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.).
Умножитель 13 реализует операцию возведения в квадрат, а его выполнение освещено в (Ред Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.).
Блок формирования эталонных ППИП предназначен для создания таблиц эталонных значений разностей фаз
Figure 00000209
для различных пар АЭ решетки 5 и различных поддиапазонов ν. На подготовительном этапе по входной установочной шине 4 задают следующие исходные данные:
сектор обработки по азимуту (θmin, θmax) и углу места (βmin, βmax);
точность нахождения угловых параметров Δθ и Δβ;
удаление эталонного источника D;
топология размещения АЭ {rn} где rn={Xn,Yn,Zn}.
Задача блока 3 состоит в том, чтобы для данного подвижного пеленгатора, каждого частотного поддиапазона ΔF для заданной топологии антенной решетки 5 с дискретностью по азимуту Δθ и углу места Δβ рассчитать идеальные (эталонные) значения разностей фаз
Figure 00000209
для всех пар антенных элементов с учетом того, что эталонный источник перемещается на удаление D от решетки. Блок 3 может быть реализован в виде автомата на базе микропроцессора (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.) и работающего в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг. 7. В качестве последнего целесообразно использовать 16-разрядный микропроцессор Л1810ВМ86.
Реализация блока определения азимута и угла места 16 известна и широко освещена в литературе. Предназначен для поиска минимальной суммы Hθ,β(ƒν) и может быть реализован 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.).
Реализация четвертого 33, пятого 26 и восьмого 24 блоков памяти трудностей не вызывает. Блоки 26 и 33 представляют собой буферные запоминающие устройства и могут быть реализованы аналогично блоку 2.
Радионавигатор 34 предназначен для измерения путевого угла
Figure 00000254
, широты
Figure 00000255
, долготы
Figure 00000256
и высоты
Figure 00000257
нахождения ЛПС в момент времени ti (момент измерения параметров угловой ориентации ЛПС и местоположения ИРИ). Данная функция может быть реализована с помощью навигатора GPS (см. Garmin. GPS навигаторы 12, 12XL, 12СХ. Руководство пользователя www.jj.connect.ru).
Первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 вычислители предназначены для определения истинного вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000258
в геоцентрической системе координат, а также значение азимутального угла (см. фиг. 4). Это достигается благодаря учету ориентации АС измерителя относительно борта ЛПС и собственно угловой ориентации ЛПС в пространстве. Каждый из вычислителей выполняет строго определенные в выражениях (2-7) операции, реализация которых сложностей не вызывает. Для повышения быстродействия названные блоки могут быть реализованы на программируемых постоянных запоминающих устройствах, например серии К541 и К500. Алгоритмы работы блоков 17-20 приведены на фиг. 8-11. Для уменьшения массогабаритных характеристик, потребляемого тока блоки 17, 18, 19 и 20 целесообразно реализовать на специализированном микропроцессоре TMS320c6416 (см. TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folers/print/TMS320c6416.html), алгоритм работы которого приведен на фиг. 4. Одновременно на микропроцессоре TMS320c6416 могут быть реализованы блоки 12-16.
Блок угловой ориентации ЛПС 35 предназначен для измерения пространственных параметров ЛПС: крена
Figure 00000259
, тангажа
Figure 00000260
и склонения
Figure 00000261
. Реализация блока 35 известна (см. Пат. РФ №2374659, Пат. РФ №2371733, Пат. РФ 2553270) и трудностей не вызывает. Изготовление блока 30 на дискретных элементах нецелесообразно из-за недостаточного быстродействия, значительных габаритных размеров, большого веса и потребляемой энергии. В связи с этим блок 35 совместно с блоками 12-16, 17-20 и 33 целесообразно реализовать на одном сигнальном процессоре TMS320c6416 (см. http://focus/ti/com/docs/prod/folers/print/TMS320c6416.html).
Пятый вычислитель 22 предназначен для определения контрольной точки J зоны поиска ИРИ первого уровня с наибольшим количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000262
в пределах локальной зоны с радиусом R. С этой целью на первую группу информационных входов блока 22 по четвертой входной шине 23 задают значение R. Данная операция выполняется на подготовительном этапе. На вторую группу информационных входов с группы информационных выходов шестого блока памяти 21 поступают значения азимутальных углов
Figure 00000263
совместно с координатами ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i. На третью группу информационных входов блока 22 следуют значения координат (В, L)j всех J контрольных точек первого уровня, j=1, 2, …, J. Пятый вычислитель 22 формирует локальные зоны анализа радиусом R вокруг каждой j-й контрольной точки, прокладывает пеленги
Figure 00000264
с учетом местоположения ЛПС в ti - момент времени и осуществляет подсчет пеленгов
Figure 00000265
, проходящих через эти локальные зоны первого уровня (см. Приложение 1). Далее полученные результаты ранжируются. На второй группе его информационных выходов вначале формируется значение координат j-й контрольной точки с максимальным количеством проходящих рядом пеленгов
Figure 00000266
. Далее следуют координаты k-й точки (B, L)k, уступающей по количеству рядом проходящих пеленгов
Figure 00000267
только j-й контрольной точке и т.д. На первой группе информационных выходов блока 22 формируют (ретранслируются) значения
Figure 00000268
и соответствующие им координаты ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i, поступившие на вычислитель по второй группе информационных входов от блока 21.
Реализация блока 22 трудностей не вызывает. Целесообразно реализовать на сигнальном процессоре TMS 320с6416 совместно с блоками 17-20. Алгоритм работы блока 22 приведен на фиг. 12.
Шестой вычислитель 27 выполняет аналогичные с блоком 22 функции и предназначен для определения контрольной точки m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах зоны с радиусом R', R'<<R, пеленгов
Figure 00000269
. Для этого на первую группу его информационных входов поступают значения пеленгов
Figure 00000270
и координаты ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i с группы информационных выходов восьмого блока памяти 24. На вторую группу его информационных входов поступают координаты М контрольных точек поиска ИРИ второго уровня (B, L)m, m=1, 2, …, М. По третьей группе информационных входов блока 27 на подготовительном этапе задают значение радиуса R' локальной зоны анализа по шестой входной установочной шине 30. Алгоритм работы блока 27 и его реализация во многом совпадает с реализацией пятого вычислителя 22. Отличие состоит в том, что на первой группе информационных выходов формируется значение Ψj рядом проходящих с m-й контрольной точкой пеленгов
Figure 00000271
. А на второй группе информационных выходов присутствуют только значения пеленгов
Figure 00000272
(из их общего числа
Figure 00000273
) и соответствующие им координаты ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i. Может быть реализован на втором сигнальном процессоре TMS 320с6416, а алгоритм работы блока 27 приведен на фиг. 13.
Седьмой вычислитель 40 предназначен для определения границ зоны поиска ИРИ второго уровня (B, L)2 с центром с координатами
Figure 00000274
контрольной точки j. Для этого на первую группу информационных входов блока 40 подают координаты
Figure 00000275
со второй группы информационных выходов пятого вычислителя 22. По второй группе информационных входов блока 40 на подготовительном этапе по входной установочной шине 42 задают размеры зоны поиска ИРИ второго уровня {В2, L2}. Размеры {B2, L2} для всех контрольных точек j, j=1, 2, …, J является величиной постоянной и как правило задается в метрах. Блок 40 рассчитывает географические границы зоны поиска ИРИ (B, L)2 второго уровня на основе поступивших значений
Figure 00000246
и {B2, L2}.
Реализация блока 40 трудностей не вызывает. Может быть реализован совместно с блоком 27 на втором сигнальном процессоре TMS 320с6416, а алгоритм работы блока 40 приведен на фиг. 14.
Восьмой вычислитель 41 предназначен для равномерного распределения на площади (B, L)2 и определения координат (B, L)m контрольных точек зоны поиска ИРИ второго уровня, m=1, 2, …, М. Для реализации названных функций на первую группу информационных входов поступают географические координаты (B, L)2 зоны поиска ИРИ второго уровня (задаются координаты угловых точек зоны).
По второй группе информационных входов блока 41 на подготовительном этапе задают (вторая шина 43) количество М контрольных точек. В связи с тем, что площадь зоны поиска ИРИ второго уровня постоянна, количество М контрольных точек (иначе, расстояние между ними Δr) определяют заданную точность местоопределения ИРИ. На основе полученных исходных данных блок 41 равномерно распределяет М контрольных точек на площади (В, L)2 с интервалом Δr меду ними и определяет их географические координаты (B, L)m. Реализация блока 41 трудностей не вызывает. Может быть реализован совместно с блоками 40 и 27 на втором сигнальном процессоре TMS 320с6416, а алгоритм работы блока приведен на фиг. 15.
Девятый вычислитель 44 предназначен для равномерного распределения и определения координат (B, L)j контрольных точек j зоны поиска ИРИ первого уровня, j=1, 2, … J. Для реализации названных функций (аналогичных блоку 41) на его первую группу информационных входов поступают географические координаты (B, L)1 зоны поиска ИРИ первого уровня с группы информационных выходов блока 38. Данная информация задается на подготовительном этапе через восьмую входную установочную шину 37 и хранится в блоке 38. На вторую группу информационных входов по входной установочной шине 45 на подготовительном этапе задают количество J контрольных точек зоны поиска ИРИ первого уровня. На основе полученных исходных данных блок 44 рассчитывает необходимые расстояния d между контрольными точками j, преобразует d в угловые координаты, определяет географические координаты (B, L)j контрольных точек j, j=1, 2, … J зоны поиска ИРИ первого уровня. Реализация блока 44 в основном совпадает с реализацией блока 41 и может быть реализован совместно с блоками 27, 40 и 41 на втором сигнальном процессоре TMSc6416, а алгоритм блока приведен на фиг. 16.
Блок сравнения 39 предназначен для принятия решения о прохождении очередного пеленга
Figure 00000276
через зону поиска ИРИ первого уровня (B, L)1. С этой целью на его первую группу информационных входов поступают значения пеленгов
Figure 00000277
группы информационных выходов блока 20. На вторую группу информационных входов приходят данные о соответствующем местоположении ЛПС {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i с группы информационных выходов блока 34. На третью группу информационных входов блока 39 поступают данные о границах зоны поиска ИРИ первого уровня с группы информационных выходов блока 38. На основе поступивших данных о
Figure 00000278
и {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i блок 39 принимает решение о прохождении пеленгов
Figure 00000279
через зону поиска ИРИ первого уровня (B, L)1. В случае принятия положительного решения на выходе блока 39 формируется управляющий сигнал (импульс), разрешающий запись значений
Figure 00000278
и {
Figure 00000085
,
Figure 00000086
}i в шестой блок памяти 21. Реализация блока 39 известна и трудностей не вызывает. Может быть реализован на программируемых постоянных запоминающих устройствах, например серии К541 или К500, в виде автомата.
Блок принятия решения 28 предназначен для принятия решения о достаточности полученных измерений
Figure 00000280
для определения координат блоком 29. Представляет собой блок сравнения, на первую группу информационных входов которого поступает значение Ψj о количестве полученных пеленгов на s-й ИРИ. На вторую группу его информационных входов по седьмой входной установочной шине 31 на подготовительном этапе задается пороговое значение η. В случае выполнения пороговых условий Ψj≥η на втором выходе блока 28 формируется управляющий сигнал (импульс), разрешающий блоку 29 приступить к расчету координат s-го ИРИ. В противном случае Ψj<η на первом выходе блока 28 формируется импульс, поступающий на входы обнуления блоков 17-20,22 и 24 обнуляя их содержимое. Может быть реализован на дискретных элементах (элементарной логике) по известным схемам (см. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике. Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.).
Блок расчета координат 29 предназначен для расчета координат в соответствии с выражениями (7) и (8). Для реализации своих функций на его группу информационных входов поступают данные о пеленге
Figure 00000281
и соответствующие координаты ЛПС со второй группы информационных выходов блока 27. К расчету координат блок 29 приступает после прихода управляющего сигнала со второго выхода блока 28. Рассчитанные значения координат Bs и Ls s-го ИРИ поступают на выходную шину устройства 46. Реализация блока 29 трудностей не вызывает. Может быть реализован на программируемых постоянных запоминающих устройствах, например, серии К541 или К500. Алгоритм работы блока 29 приведен на фиг. 17. Для уменьшения массогабаритных характеристик, обеспечения достаточного быстродействия и уменьшения потребляемой энергии блоки 39, 28 и 29 целесообразно реализовать совместно с блоками 21, 22, 27, 40, 41 и 44 на втором сигнальном процессоре TMS 320c6416 (см. TMS320c6416: http://focus/ti/com/docs/prod/folders/print/TMS320c6416.html).
Приложение 1
Методика определения факта прохождения пеленга
Figure 00000282
через локальную зону
Операция определения прохождения пеленга
Figure 00000283
через окружность заданного радиуса R (локальную зону) выполняется большое количество раз - для каждого пеленга
Figure 00000284
необходимо проверить его прохождение через J зон. По этой причине сделан ряд допущений, которые значительно ускоряют эту процедуру без ощутимого влияния на результат работы всего алгоритма. Первое допущение - работа на плоскости при определении углов. Второе допущение - использование тригонометрических формул малых углов. Оба допущения могут внести незначительную погрешность в оценку количества пеленгов проходящих через локальную зону, но не могут повлиять на определение района сосредоточения пеленгов.
С этой целью определяют расстояние между точкой начала пеленга (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i,. и центром окружности (В, L)j:
Figure 00000285
где Lэ - длина экватора.
Далее определяют половину угла визирования, т.е. угла, выходящего из точки начала пеленга (
Figure 00000085
,
Figure 00000086
)i и касающегося двумя лучами окружности с разных сторон.
Figure 00000286
где R - это радиус исходной окружности.
На следующем этапе вычисляют направление из точки начала пеленга на центр окружности:
Figure 00000287
На завершающем этапе определяют прохождение пеленга
Figure 00000288
через окружность радиусом R путем сравнения разницы между пеленгом
Figure 00000289
и направлением на центр окружности θj с половиной угла визирования. Пеленг
Figure 00000290
проходит через j-ю локальную зону, если справедливо неравенство
Figure 00000291
где
Figure 00000292
- это разница между углами с учетом перехода через 360° (т.е. расстояние между 10° и 350° равно 20°).
Figure 00000293
Приложение 2
Методика минимизации временных затрат на расчет координат ИРИ
Идея предлагаемого способа заключается в определении точки в геоцентрической системе координат, сумма квадратов расстояний от которой до всех пеленгов
Figure 00000294
минимальна:
Figure 00000295
Figure 00000296
где Bs и Ls - соответственно широта и долгота местоположения s-го ИРИ;
Figure 00000297
Figure 00000298
Figure 00000299
Figure 00000300
- азимутальная составляющая пеленга i-го измерения;
Figure 00000301
,
Figure 00000302
- соответственно широта и долгота начала пеленга
Figure 00000303
i-го измерения (координаты ЛПС в ti момент времени);
Ψ - количество измерений.
Для уменьшения количества операций выполняют предварительный расчет:
Figure 00000304
,
Figure 00000305
,
Figure 00000306
,
Figure 00000307
,
Figure 00000308
,
Figure 00000309
.
Далее рассчитываются коэффициенты a i, ci, и bi для каждого измерения i в соответствии с (П. 2.3), (П. 2.4) и (П. 2.5).
На следующем этапе находят суммы произведений коэффициентов:
Figure 00000310
;
Figure 00000311
;
Figure 00000312
;
Figure 00000313
;
Figure 00000314
.
Координаты искомой точки в геоцентрической системе координат находят из следующих выражений:
d=аа⋅bb-ab⋅ab
ν=ac⋅ab-aa⋅bc;
u=ab⋅bc-ac⋅bb.
Координаты искомой точки s-го ИРИ в географической системе координат принимают вид:
Bs=arctg2(ν, u);
Ls=arctg2(d⋅cos Bs, u).

Claims (3)

1. Способ определения координат источников радиоизлучения (ИРИ), заключающийся в том, что принимают сигналы ИРИ в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве бортовым пеленгатором, установленным на летно-подъемном средстве (ЛПС), измеряют пространственно-информационные параметры обнаруженных сигналов: азимут
Figure 00000315
(пеленг) и угол места
Figure 00000316
в системе координат антенной системы с одновременным определением местоположения ЛПС
Figure 00000317
в момент времени ti, где Blps, Llps, Hlps - соответственно широта, долгота и высота ЛПС, преобразуют координаты ЛПС
Figure 00000318
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000319
, а вектор направления на s-й ИРИ
Figure 00000320
в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000321
, корректируют вектор направления на s-й ИРИ
Figure 00000322
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора относительно ЛПС {kant, lant, ζant}, где kant, lant, ζant - соответственно углы крена, тангажа и склонения антенной системы, путем последовательного умножения значений
Figure 00000323
на соответствующие углам Эйлера матрицы поворота, после чего в нормальной системе координат вычисляют уточненное значение вектора направления
Figure 00000324
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС: крена
Figure 00000325
, тангажа
Figure 00000326
и склонения
Figure 00000327
определяют уточненное значение азимута
Figure 00000328
в момент времени ti на s-й ИРИ, расположенной на поверхности «круглой Земли», отличающийся тем, что дополнительно на подготовительном этапе задают в географических координатах границы зоны поиска ИРИ первого уровня (B,L)1, на поверхности которой равномерно распределяют J, J≥10, контрольных точек, для каждой j-й контрольной точки, j=1, 2, …, J, первого уровня определяют ее географические координаты (B,L)j, а в процессе работы определяют контрольную точку j первого уровня с наибольшим количеством проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000329
, выделяют зону поиска ИРИ второго уровня (B,L)2, центром которой являются координаты
Figure 00000330
j-й контрольной точки зоны поиска ИРИ первого уровня, а ее размеры по широте и долготе задают на подготовительном этапе и соответствуют расстоянию между контрольными точками зоны поиска ИРИ первого уровня, на поверхности зоны поиска ИРИ второго уровня равномерно распределяют М, М≥10 контрольных точек с определенным на подготовительном этапе шагом Δr, значение которого задают с учетом необходимой точности измерения координат ИРИ, определяют их географические координаты (B,L)m, находят контрольную точку m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R'≥Δr/2 пеленгов
Figure 00000331
, сравнивают количество Ψj полученных пеленгов
Figure 00000332
с заданным на подготовительном этапе порогом η, при выполнении пороговых условий Ψj≥η на основе выделенных Ψj значений пеленгов
Figure 00000333
методом наименьших квадратов определяют географические координаты s-го ИРИ (Bs, Ls), выделяют очередную k-ю контрольную точку первого уровня, k∈J, c наибольшим после j-й точки количеством Ψk проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R' пеленгов
Figure 00000334
и выполняют новый цикл анализа по обнаружению s+1-го ИРИ и определению его координат (Bs+1, Ls+1), в противном случае при Ψk<η завершают анализ полученных результатов и приступают к новому циклу приема сигналов в заданных полосе ΔF и зоне поиска ИРИ первого уровня и измерению их пространно-информационных параметров.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что определение местоположения ИРИ выполняют в геоцентрической системе координат, сумма квадратов расстояний от которого до всех пеленгов (ортодромов на сфере) минимальна.
3. Устройство определения координат источников радиоизлучения (ИРИ), содержащее антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования, 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 выходами аналого-цифрового преобразователя, первый и второй блоки памяти, блок вычитания, блок формирования эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров (ППИП), блок вычисления ППИП, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй информационный вход - с опорным выходом блока преобразования Фурье, группа информационных выходов блока вычисления ППИП соединена с группой информационных входов первого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов второго блока памяти, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений ППИП, группа информационных входов которого является первой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, последовательно соединенные умножитель, сумматор, третий блок памяти, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены поразрядно и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, первый вычислитель, предназначенный для перевода пространственных параметров летно-подъемного средства (ЛПС)
Figure 00000335
в геоцентрическую систему координат
Figure 00000336
, а вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000337
- в левостороннюю систему декартовых координат
Figure 00000338
, второй вычислитель, предназначенный для коррекции вектора направления на s-й ИРИ
Figure 00000339
с учетом априорно известной ориентации антенной системы бортового пеленгатора
Figure 00000340
, третий вычислитель, предназначенный для вычисления в нормальной системе координат уточненного вектора направления
Figure 00000341
на s-й ИРИ с учетом измеренных в момент времени ti пространственных углов ЛПС, четвертый вычислитель, предназначенный для вычисления значений азимутального угла
Figure 00000342
, пятый, шестой, седьмой и восьмой вычислители, четвертый и пятый блоки памяти, радионавигатор, вторая, третья, четвертая, пятая и шестая входные установочные шины устройства определения координат ИРИ, блок сравнения и блок угловой ориентации ЛПС, предназначенный для измерения углов крена
Figure 00000343
, тангажа
Figure 00000344
и склонения
Figure 00000345
ЛПС, причем первый, второй, третий и четвертый вычислители подключены последовательно, первая и вторая группы информационных входов первого вычислителя соединены соответственно с первой и второй группами информационных выходов блока определения азимута и угла места, третья группа информационных входов первого вычислителя объединена со второй группой информационных входов четвертого вычислителя, первой группой информационных входов блока угловой ориентации ЛПС и группой информационных выходов радионавигатора, вторая входная установочная шина устройства определения координат ИРИ соединена с группой информационных входов четвертого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с второй группой информационных входов второго вычислителя, вход синхронизации которого объединен с выходом генератора синхроимпульсов и со входами синхронизации первого, третьего, четвертого, пятого, шестого, седьмого и восьмого вычислителей, первого, второго, третьего, четвертого и пятого блоков памяти, с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычитания, умножителя, сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений ППИП и блока вычисления ППИП, блока угловой ориентации ЛПС, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов третьего вычислителя, а вторая группа информационных входов является третьей входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, первая группа информационных входов блока сравнения соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя, а входы обнуления первого, второго и третьего вычислителей объединены, отличающееся тем, что пятый вычислитель предназначен для определения контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня с наибольшим количеством проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R пеленгов
Figure 00000346
, шестой вычислитель предназначен для определения контрольной точки m, m∈М, зоны поиска ИРИ второго уровня с наибольшим количеством Ψj проходящих в пределах локальной зоны с радиусом R', R'<<R, пеленгов
Figure 00000347
, седьмой вычислитель предназначен для определения границ зоны поиска ИРИ второго уровня (В,L)2 с центром с координатами контрольной точки j зоны поиска ИРИ первого уровня
Figure 00000348
, восьмой вычислитель предназначен для равномерного распределения и определения координат (B,L)m контрольных точек m зоны поиска ИРИ второго уровня, m=1, 2, …, М, дополнительно введены девятый вычислитель, предназначенный для равномерного распределения и определения координат (B,L)j контрольных точек j, j=1, 2, …, J, зоны поиска ИРИ первого уровня, шестой, седьмой и восьмой блоки памяти, при этом блок сравнения предназначен для принятия решения о прохождении очередного пеленга
Figure 00000349
через зону поиска ИРИ первого уровня (B,L)1, группа информационных входов седьмого блока памяти является восьмой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания границ зоны поиска ИРИ первого уровня (B,L)1, а группа информационных выходов соединена с третьей группой информационных входов блока сравнения и с первой группой информационных входов девятого вычислителя, вторая группа информационных входов которого является одиннадцатой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания количества контрольных точек J, J≥10, зоны поиска ИРИ первого уровня, а группа информационных выходов девятого вычислителя соединена с третьей группой информационных входов пятого вычислителя, первая группа информационных входов которого является четвертой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания радиуса R локальных зон поиска ИРИ первого уровня с центрами в контрольных точках j, j=1, 2, …, J, a вторая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов шестого блока памяти, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов четвертого вычислителя и первой группой информационных входов блока сравнения, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора и второй группой информационных входов шестого блока памяти, а выход блока сравнения соединен с входом управления шестого блока памяти, первая группа информационных выходов пятого вычислителя соединена с первой группой информационных входов восьмого блока памяти, вторая группа информационных входов которого является пятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания максимально необходимого количества I используемых в обработке пеленгов
Figure 00000350
, вторая группа информационных выходов пятого вычислителя соединена с первой группой информационных входов седьмого вычислителя, вторая группа информационных входов которого является девятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания размеров зоны поиска ИРИ второго уровня {B2, L2}, а группа информационных выходов соединена с первой группой информационных входов восьмого вычислителя, вторая группа информационных входов которого является десятой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ, предназначенной для задания количества контрольных точек М зоны поиска ИРИ второго уровня, а группа информационных выходов восьмого вычислителя соединена с группой информационных входов пятого блока памяти, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов шестого вычислителя, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов восьмого блока памяти, а третья группа информационных входов является шестой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания радиуса R' локальных зон поиска ИРИ второго уровня с центрами в контрольных точках m, m=1, 2, … М, блок расчета координат и блок принятия решения, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов шестого вычислителя, вторая группа информационных входов является седьмой входной установочной шиной устройства определения координат ИРИ и предназначена для задания порога в виде количества η пеленгов
Figure 00000351
, необходимого для принятия решения о расчете координат (Bs, Ls) s-го ИРИ, первый выход блока принятия решения соединен с входами обнуления восьмого блока памяти, пятого, четвертого и третьего вычислителей, а второй выход блока принятия решения соединен со входами управления пятого вычислителя и блока расчета координат, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов шестого вычислителя, а группа информационных выходов является выходной шиной устройства определения координат ИРИ, а входы синхронизации первого и второго блоков сравнения, шестого и седьмого блоков памяти, блока принятия решения объединены и соединены с выходом генератора синхроимпульсов.
RU2017111951A 2017-04-07 2017-04-07 Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения RU2659810C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111951A RU2659810C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017111951A RU2659810C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2659810C1 true RU2659810C1 (ru) 2018-07-04

Family

ID=62815550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017111951A RU2659810C1 (ru) 2017-04-07 2017-04-07 Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2659810C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110186456A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种目标定位的方法、系统、无人机及存储介质
RU2700767C1 (ru) * 2018-11-12 2019-09-20 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения
RU2773307C1 (ru) * 2021-06-24 2022-06-01 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения географических координат источников радиоизлучения в многоцелевой обстановке

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834748A1 (en) * 1996-10-01 1998-04-08 He Holdings, Inc. Dba Hughes Electronics Vehicle position tracking technique
WO2004011955A2 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Interdigital Technology Corporation Method and system for positioning mobile units based on angle measurements
EP1601989A1 (en) * 2003-02-17 2005-12-07 Global Business Software Development Technologies, Inc. System and method for locating a mobile phone
US7579988B2 (en) * 2006-06-27 2009-08-25 Sony Corporation Method, device and system for determining direction of arrival of signal
RU2458360C1 (ru) * 2010-12-16 2012-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2458358C1 (ru) * 2011-01-12 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения
RU2551355C1 (ru) * 2013-12-30 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ определения координат источника радиоизлучения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0834748A1 (en) * 1996-10-01 1998-04-08 He Holdings, Inc. Dba Hughes Electronics Vehicle position tracking technique
WO2004011955A2 (en) * 2002-07-31 2004-02-05 Interdigital Technology Corporation Method and system for positioning mobile units based on angle measurements
EP1601989A1 (en) * 2003-02-17 2005-12-07 Global Business Software Development Technologies, Inc. System and method for locating a mobile phone
US7579988B2 (en) * 2006-06-27 2009-08-25 Sony Corporation Method, device and system for determining direction of arrival of signal
RU2458360C1 (ru) * 2010-12-16 2012-08-10 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2458358C1 (ru) * 2011-01-12 2012-08-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения
RU2551355C1 (ru) * 2013-12-30 2015-05-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) Способ определения координат источника радиоизлучения

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2700767C1 (ru) * 2018-11-12 2019-09-20 федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия связи имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения
CN110186456A (zh) * 2019-04-30 2019-08-30 中国科学院深圳先进技术研究院 一种目标定位的方法、系统、无人机及存储介质
CN110186456B (zh) * 2019-04-30 2023-09-29 中国科学院深圳先进技术研究院 一种目标定位的方法、系统、无人机及存储介质
RU2773307C1 (ru) * 2021-06-24 2022-06-01 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения географических координат источников радиоизлучения в многоцелевой обстановке

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2510044C1 (ru) Способ и устройство определения координат источников радиоизлучений
RU2419106C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2283505C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2465613C1 (ru) Способ и устройство определения местоположения источника радиоизлучения
RU2594759C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2423719C1 (ru) Способ адаптивного измерения пространственных параметров источников радиоизлучений и устройство для его осуществления
RU2263328C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2632922C2 (ru) Многопозиционный пассивный радиолокационный комплекс, реализующий комбинированный одноэтапный способ определения местоположения летательного аппарата на этапе захода на посадку
CN109856605A (zh) 一种同时数字多波束形成的二次拟合曲线指向修正方法
US11187812B2 (en) Positioning method and positioning terminal
RU2659810C1 (ru) Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения
RU2381518C2 (ru) Устройство для определения координат подводных объектов
RU2608583C1 (ru) Способ определения местоположения и параметров движения объекта по измерениям угловых координат
RU2477551C1 (ru) Способ многоканального адаптивного приема радиосигналов и устройство, его реализующее
RU2613369C1 (ru) Способ навигации летательного аппарата с использованием высокоточного одноэтапного пеленгатора и адресно-ответной пакетной цифровой радиолинии в дкмв диапазоне
RU2610150C1 (ru) Способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата
RU2516432C2 (ru) Способ определения местоположения источника радиоизлучения
RU2633380C1 (ru) Система пассивной локации для определения координат летательного аппарата в ближней зоне аэродрома и на этапе захода на посадку с резервным каналом определения дальности
RU2638177C1 (ru) Способ определения координат источника радиоизлучений с борта летательного аппарата по двум азимутальным пеленгам
RU2296341C1 (ru) Способ определения координат источника радиоизлучения
RU2700767C1 (ru) Способ и устройство определения координат источников радиоизлучения
RU2505832C2 (ru) Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления
RU2379700C1 (ru) Способ угловой ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем
RU2536609C1 (ru) Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2446410C1 (ru) Способ угловой ориентации объекта по сигналам спутниковых радионавигационных систем

Legal Events

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

Effective date: 20190408