RU2660160C1 - Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля - Google Patents

Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля Download PDF

Info

Publication number
RU2660160C1
RU2660160C1 RU2017127647A RU2017127647A RU2660160C1 RU 2660160 C1 RU2660160 C1 RU 2660160C1 RU 2017127647 A RU2017127647 A RU 2017127647A RU 2017127647 A RU2017127647 A RU 2017127647A RU 2660160 C1 RU2660160 C1 RU 2660160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iri
uav
comp
frequency
sensors
Prior art date
Application number
RU2017127647A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Тимурович Балдычев
Юрий Николаевич Гайчук
Вячеслав Викторович Печурин
Игорь Викторович Чеботарь
Игорь Викторович Лаптев
Original Assignee
Михаил Тимурович Балдычев
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 Михаил Тимурович Балдычев filed Critical Михаил Тимурович Балдычев
Priority to RU2017127647A priority Critical patent/RU2660160C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2660160C1 publication Critical patent/RU2660160C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/04—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means
    • G01C21/06—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00 by terrestrial means involving measuring of drift angle; involving correction for drift
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C23/00—Combined instruments indicating more than one navigational value, e.g. for aircraft; Combined measuring devices for measuring two or more variables of movement, e.g. distance, speed or acceleration
    • 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
    • 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
    • G01S3/72—Diversity systems specially adapted for direction-finding
    • 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
    • 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Abstract

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано в динамической системе радиотехнического контроля для определения параметров движения воздушного объекта, имеющего на борту источник радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат изобретения - увеличение количества (повышение полноты) определяемых параметров движения воздушного объекта, на борту которого находится ИРИ: местоположение в пространстве, курс, тангаж и действительная скорость. Технический результат достигается за счет использования четырех датчиков, конструктивно размещенных на борту четырех беспилотных летательных аппаратов (БЛА-датчиков), и возможности занимать ими различные эшелоны высот в заданных районах барражирования, обеспечивая тем самым возможность разностно-дальномерным способом определять местоположение воздушного объекта-носителя ИРИ в пространстве, обеспечения компенсации движения БЛА-датчиков, определения по соответствующим формулам курса (αрез.), тангажа (βрез.) и действительной скорости (V) движения воздушного объекта. При использовании бортовым ИРИ импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ) помимо полноты повышается точность измерения параметров движения за счет использования в качестве информативного параметра значения скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса. 4 ил.

Description

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано в динамической системе радиотехнического контроля для определения параметров движения воздушного объекта, имеющего на борту источник радиоизлучения (ИРИ).
Достигаемым техническим результатом изобретения является увеличение количества (повышение полноты) определяемых параметров движения воздушного объекта на борту которого находится ИРИ: местоположение в пространстве, курс, тангаж и действительная скорость. Технический результат достигается за счет возможности четырех БЛА-датчиков занимать различные эшелоны высот в заданных районах барражирования, обеспечивая тем самым возможность разностно-дальномерным способом определять местоположение воздушного объекта-носителя ИРИ в пространстве, обеспечения компенсации движения БЛА-датчиков, определения по соответствующим формулам курса (αрез.), тангажа (βрез.) и действительной скорости (V) движения воздушного объекта. При использовании бортовым ИРИ импульсных сигналов с линейной частотной модуляцией помимо полноты, повышается точность измерения параметров движения за счет использования в качестве информативного параметра значение скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса.
Известен способ определения путевой скорости объекта (см. Пат. РФ №2273033, опуб. 27.03.2006). Способ заключается в том, что измеряют частоту Доплера отраженных от движущейся цели сигналов в наземной РЛС fДРЛС, причем измеряют частоту Доплера fДR отраженных сигналов в дополнительной приемной позиции, разнесенной в пространстве относительно наземной РЛС на базовое расстояние RB, угол θ между направлениями «дополнительная приемная позиция R - цель Ц» и «дополнительная приемная позиция R - РЛС», угол между направлениями «РЛС-цель Ц» и «РЛС - дополнительная приемная позиция R», вычисляют бистатический угол β=180°-(θ+γ), при этом путевую скорость полета определяют как
Figure 00000001
где λ - рабочая длина волны, используемая в наземной РЛС; fДРЛС - частота Доплера, измеряемая в наземной РЛС; fДR - частота Доплера, измеряемая в дополнительной приемной позиции R; β - бистатический угол между направлениями «дополнительная приемная позиция R - цель Ц» и «РЛС-цель Ц», а частота Доплера, измеряемая в дополнительной приемной позиции R, определяется как
Figure 00000002
где α - угол между вектором скорости V и линией визирования цели со стороны приемной позиции R.
Известен способ определения нерадиальной проекции скорости движущейся цели (см. Пат. РФ №2367974). Известный способ заключается в том, что с помощью двух передающих антенн, размещенных в разных точках пространства, движущаяся цель облучается двумя совмещенными по времени зондирующими сигналами с несущими частотами f1 и f2, отраженные от цели сигналы F1 и F2 принимаются приемником, определяется разность ΔFСИГН=F1-F2, определяется величина VD по формуле:
Figure 00000003
где с - скорость света; r1 0 и r2 0 - единичные векторы, направленные на цель из точек расположения соответственно первой и второй приемной передающих антенн; VD - проекция скорости цели V на направление вектора D.
Рассмотренные способы ориентированы на применение в активных радиотехнических средствах, в которых информацию об исследуемом объекте несет их собственный зондирующий сигнал, отраженный от этого объекта (сигнал вторичного излучения), следовательно, их применение в пассивных системах радиотехнического контроля, в которых отсутствует априорная информация о принимаемом сигнале, невозможно.
Известен способ определения координат движущегося ИРИ с неизвестными параметрами и устройство для его осуществления (см. Пат. РФ №2234712, 2004 г.), основанный на последовательном ряде измерений угловых координат движущегося ИРИ, измерение частоты излучения, принятого двумя приемниками, антенны которых движутся относительно с известными, но различными радиальными скоростями, расчете по результату измерений радиальной скорости ИРИ в каждый момент измерений, а начиная с третьего измерения, дальности до ИРИ.
Данный способ позволяет определить только радиальную составляющую скорости движения ИРИ, а не путевую скорость и направление движения.
Известен разностно-дальномерный способ определения местоположения ИРИ, где в каждой паре позиций измеряют разность доплеровских сдвигов частоты, которая пропорциональна скорости изменения разностей дальностей, путем измерения смещения центральной частоты взаимно-корреляционной функции принятых сигналов (Черняк B.C. многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993 г., стр. 319).
Способ не позволяет определять направление движения ИРИ, а также не учитывает движение приемных позиций, в случае их конструктивного размещения на борту беспилотного летательного аппарата самолетного типа.
В качестве близкого по сущности технического решения известен способ определения местоположения источника радиоизлучения (см. Пат. РФ 2526094, опубл. 20.04.2014 г.), сущность которого заключается в предварительной доставке в предполагаемый район нахождения ИРИ БЛА-датчиков (не менее четырех). Каждый из БЛА-датчиков состоит из блока навигационно-временного обеспечения, ненаправленной антенны, панорамного приемника и приемопередатчика. В качестве средства доставки и обслуживания БЛА-датчиков, а также для ретрансляции координатной информации, поступающей с них и передачи команд управления с наземного пункта управления и обработки (НПУО), используется беспилотный или пилотируемый летательный аппарат (ЛА) среднего класса (ЛА-ретранслятор). После доставки в предполагаемый район нахождения источников радиоизлучения, по командам с наземного пункта управления и обработки, БЛА-датчики распределяют в пространстве. Совокупность БЛА-датчиков и ЛА-ретранслятор формально образуют в пространстве многопозиционную систему радиоконтроля. По сигналам блока навигационно-временного обеспечения определяются координаты в пространстве каждого БЛА-датчика и осуществляется их высокоточная привязка к собственной системе координат разностно-дальномерной системы и к единому времени, для этого информация о координатах периферийных БЛА-датчиков в сформированной РДС передается на центральный БЛА-датчик. Каждый БЛА-датчик, имеющий панорамный приемник, осуществляет поиск сигналов ИРИ в заданном частотном диапазоне. При обнаружении сигнала ИРИ осуществляется его оцифровка и передача с помощью передающего устройства приемопередатчика на центральный БЛА-датчик. На центральном БЛА-датчике по поступившим данным осуществляется определение местоположения ИРИ.
Способ позволяет повысить точность местоопределения ИРИ, функционирующих в труднодоступной местности за счет возможности обеспечения оптимального геометрического фактора и снижения динамичности системы при применении БЛА типа «мультикоптер», путем распределения БЛА-датчиков в пространстве. Недостатками данного способа является невозможность, в случае перемещающегося ИРИ, одновременно с определением местоположения определять параметры его движения.
В качестве наиболее близкого аналога - прототипа известен способ определения параметров движения источника радиоизлучения (см. Пат. РФ №2380723, от 27.01.2010 г.), основанный на триангуляционном способе определения местоположения ИРИ путем измерения угловых направлений на ИРИ (пеленгов) - α1, α2, α3 из трех приемно-пеленгаторных пунктов, разнесенных друг от друга на расстояние, называемое базой, дополнительно одновременно в соответствующих приемно-пеленгаторных пунктах измеряют частоты принимаемого сигнала ИРИ - f1, f2, f3, вычисляют промежуточные значения направления движения ИРИ по формуле
Figure 00000004
и скорости движения ИРИ - по формулам
Figure 00000005
при ƒ1≠ƒ2;
Figure 00000006
при ƒ1≠ƒ3;
Figure 00000007
при ƒ2≠ƒ3;
определяют однозначные значения направления движения ИРИ
Figure 00000008
,
и модуля скорости движения ИРИ
Figure 00000009
.
В способе носителем информации о скорости перемещения ИРИ является несущая частота принимаемого сигнала - f.
Способ ориентирован на стационарные условия размещения приемно-пеленгаторных пунктов и не позволяет учитывать движение приемных позиций, в случае их конструктивного размещения на борту подвижного объекта, такого как БЛА самолетного типа, что существенно ограничивает мобильность. Способ позволяет определить направление движения ИРИ только на плоскости, т.е. учитывает только азимутальное направление движения (курс полета, α), и не позволяет определять параметры движения ИРИ в пространстве, в частности, высоту ИРИ и тангаж (β) движения. Следовательно, в случае набора или снижения высоты ИРИ (β≠0), значение скорости, получаемое в результате реализации данного способа, будет иметь отличия от его действительного значения.
Таким образом, целью изобретения является увеличение количества (повышение полноты) определяемых параметров движения воздушного объекта, на борту которого находится ИРИ: местоположение в пространстве, курс (α), тангаж (β) и действительная скорость (V).
Технический результат достигается тем, что, как и при использовании известного способа (см. Пат. РФ 2526094, опубл. 20.04.2014 г.) осуществляется предварительное размещение в предполагаемом географическом районе полета обнаруживаемого воздушного объекта-носителя ИРИ, недоступном для наземных средств радиотехнического контроля четырех датчиков на беспилотных летательных аппаратах самолетного типа (фиг. 1, электронный ресурс - www.bp-la.ru/bpla-orlan-10/ (дата обращения: 20.05.17 г.)) (далее БЛА-датчик) с удаленно размещенным наземным пунктом управления и обработки (НПУО), которые формально образуют в пространстве многопозиционную динамическую систему радиотехнического контроля (фиг. 2). На фиг. 2 приняты следующие обозначения: 1 - БЛА-датчики; 2 - наземный пункт управления и обработки (НПУО); 3 - воздушный объект - носитель ИРИ; 4,5 - труднодоступные районы, ограничивающие зону применения наземных средств радиотехнического контроля. Для обеспечения корректной работы разностно-дальномерного способа местоопределения ИРИ в пространстве, оператор НПУО определяет для каждого БЛА-датчика район барражирования и эшелон занимаемых высот. По сигналам блока навигационно-временного обеспечения в режиме реального времени определяются координаты, направление движения и действительная скорость каждого БЛА-датчика, осуществляется передача этой информации на НПУО, где выполняется высокоточная привязка к собственной системе координат. Каждый БЛА-датчик, имеющий панорамный приемник, по команде с НПУО, осуществляет поиск сигналов ИРИ воздушного объекта в заданном частотном диапазоне. При обнаружении сигнала ИРИ с помощью блока НВО определяют время прихода сигнала (t), с помощью панорамного приемника, определяется средняя частота спектра принимаемого сигнала (ƒ), в случае обнаружения импульсного сигнала с внутриимпульсной линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), при помощи устройства определения скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, определяется скорость линейного изменения его частоты (γ).
Устройство определения скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, на борту БЛА-датчика, работает следующим образом [Обнаружение и анализ широкополосных сигналов при радиотехническом мониторинге. Давыдов С.И. Л.: ВИКА. 1969. 223 с.].
Принятый ЛЧМ импульс Un(t) поступает через полосовой фильтр на вход перемножителя, на вход которого поступает тот же импульс, но задержанный в линии задержки на τ3(τ3<t):
Figure 00000010
На выходе интегратора, на вход которого подключен перемножитель, формируется сигнал с частотой биений ƒб, которая прямо пропорционально зависит от скорости изменения частоты ЛЧМ импульса и от времени задержки автокоррелятора:
Figure 00000011
Через измеренную частоту биений находят скорость изменения частоты внутри ЛЧМ импульса по формуле:
Figure 00000012
С помощью приемопередатчика на НПУО передают полученные данные от каждого БЛА-датчика.
На НПУО определяют местоположение ИРИ в пространстве за счет использования корреляционного метода, основанного на измерении временных задержек. Для этого на НПУО сравнивают время прихода сигнала на каждый БЛА-датчик, поочередно выбирая в качестве опорного все БЛА-датчики, реализуя таким образом разностно-дальномерную систему местоопределения (РДС МО) в пространстве, что позволяет построить четыре поверхности положения (двуполостные гиперболоиды) [Введение в теорию определения местоположения объектов радиотехническими методами. А.Г. Сайбель, СПб., Тип. ВИКУ, 2000 г., стр. 18-21.], точка их пересечения и будет являться местоположением воздушного объекта-носителя ИРИ.
Полученные на НПУО от четырех разнесенных в пространстве БЛА-датчиков данные о средней частоте спектра принимаемого сигнала ИРИ, а в случае импульсного ЛЧМ сигнала - скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, используются для оценивания доплеровского смещения.
Доплеровское смещение несущей частоты сигнала ИРИ, образуется как результат проекции вектора скорости ИРИ на линию, соединяющую его с приемной позицией, и определяется формулой:
Figure 00000013
где ƒнес. - несущая частота сигнала ИРИ, V - скалярное значение скорости ИРИ, θ - угол между прямой соединяющую ИРИ и приемную позицию и вектором скорости ИРИ, Vr=V⋅cos(θ) - радиальная скорость ИРИ относительно приемной позиции.
Известно, что мгновенная частота внутри ЛЧМ импульса изменяется во времени по закону:
Figure 00000014
где ƒнес. - несущая частота, τu - длительность импульса, γ - скорость линейного изменения частоты внутри зондирующего ЛЧМ импульса.
Скорость линейного изменения частоты внутри зондирующего ЛЧМ импульса рассчитывается по формуле:
Figure 00000015
где ƒ∂ - девиация частоты, ƒmax, ƒmin - максимальное и минимальное значение частоты импульса соответственно.
При движении воздушного объекта излученный ИРИ сигнал с ЛЧМ на приемной позиции будет иметь Доплеровское смещение всех спектральных составляющих импульса, которое пропорционально радиальной скорости ИРИ относительно приемной позиции [Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана, М., издательство «Советское радио», 1970 г.].
Следовательно, значение частот ƒmax и ƒmin изменяется на величину
Figure 00000016
Figure 00000017
где Δƒ∂ - девиация частоты с учетом Доплеровского смещения, Vr - радиальная скорость ИРИ.
Изменение масштаба спектра, в соответствии с теоремой об изменении масштаба, вызывает соответствующее изменение масштаба времени [Радиолокационные сигналы и их обработка. М.В. Свистов, М., издательство «Советское радио», 1977, стр. 62-63.]. Поэтому если длительность ЛЧМ радиоимпульса, излучаемого ИРИ сигнала равна τ, то длительность импульса за счет эффекта Доплера изменится на величину:
Figure 00000018
Таким образом, при сближении ИРИ и приемной позиции расширяется спектр и уменьшается длительность импульса принимаемого сигнала. При удалении ИРИ от приемной позиции спектр сужается и увеличивается длительность импульса принимаемого сигнала.
Отклонение скорости линейного изменения частоты внутри ЛЧМ импульса при сближении (удалении) ИРИ от приемной позиции будет определяться по формуле:
Figure 00000019
Соответственно скорость линейного изменения частоты внутри принятого на приемной позиции ЛЧМ импульса (γпринятого):
Figure 00000020
где Δγ - величина отклонения скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, эквивалентная значению радиальной скорости между движущимся воздушным объектом, на борту которого расположена ИРИ, и приемной позицией, знаки +/- выбираются исходя из приближения/удаления ИРИ от приемной позиции, соответственно.
Исходя из формул (4) и (10), можно сделать вывод, что в сравнении с параметром ƒн (несущая частота сигнала) параметр γ обладает более высокой чувствительностью к эффекту Доплера, при условии (ƒнеc.≈ƒ∂).
Способ поясняется иллюстрациями, на которых представлено:
фиг. 3 - схематичное представление процедуры расчета радиальной скорости БЛА-датчиков относительно воздушного объекта-носителя ИРИ (θ - проекционный угол вектора скорости БЛА-датчика на линию, проходящую через точки, характеризующие местоположение БЛА-датчика и воздушного объекта);
фиг. 4 - схематичное представление процедуры расчета вектора скорости воздушного объекта-носителя ИРИ (α - курс, β - тангаж).
Все углы в системе отсчитываются относительно одного направления (выбираемого произвольно на НПУО). В заявленном способе в качестве приемных позиций используются БЛА-датчики самолетного типа, каждый из которых перемещается с заданной на НПУО скоростью, направлением движения и на определенной высоте. При определении параметров движения воздушного объекта необходимо компенсировать доплеровские смещения, связанные с движением БЛА-датчиков. С этой целью, после определения местоположения воздушного объекта в пространстве, на НПУО определяют радиальную скорость каждого БЛА-датчика относительно этого объекта (фиг. 3). Для этого строят прямые, проходящие через точки 1, 2, 3, 4 (фиг. 3), характеризующие местоположение БЛА-датчиков, и через точку 5, полученную в результате пересечения поверхностей положения РДС (двуполостных гиперболоидов) и характеризующую местоположение воздушного объекта-носителя ИРИ. Далее из точек 1, 2, 3, 4 строят вектора скоростей БЛА-датчиков, получают проекционные углы этих векторов с соответствующими прямыми 15, 25, 35, 45 - θ1, θ2, θ3, θ4. Радиальную скорость БЛА-датчика относительно воздушного объекта находят по формуле:
Figure 00000021
где V(БЛА-датчика) - значение действительной скорости БЛА-датчика, θ - проекционный угол вектора скорости БЛА-датчика на линию, проходящую через точки, характеризующие местоположение БЛА-датчика и воздушного объекта.
Производят математический расчет значений Доплеровского смещения несущей частоты принимаемого сигнала, а в случае импульсного сигнала с ЛЧМ скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, вызванного движением БЛА-датчиков, и осуществляют их компенсацию по формулам:
Figure 00000022
Figure 00000023
где ƒкомп. - несущая частота принятого сигнала с учетом компенсации движения приемной позиции - БЛА-датчика, γкомп. - скорость изменения частоты внутри ЛЧМ-импульса с учетом компенсации движения приемной позиции - БЛА-датчика, знак +/- выбирают в зависимости от удаления/приближения БЛА-датчика к воздушному объекту, соответственно.
Произведя компенсацию движения БЛА-датчиков выражают проекционные углы вектора скорости воздушного объекта-носителя ИРИ на соответствующие прямые 15, 25, 35, 45 через α1, α2, α3, α4, β1, β2, β3, β4, α, β, получают систему из четырех уравнений с четырьмя неизвестными α (курс), β (тангаж), V (действительная скорость), ƒнес..
Figure 00000024
и α, β, V, γ для импульсного сигнала с внутриимпульсной ЛЧМ
Figure 00000025
Последовательно решают систему уравнений (15) относительно V, α и β получают формулы для нахождения соответствующих величин.
Выражают из первого уравнения системы ƒнес.:
Figure 00000026
Выражение (17) подставляют во второе уравнение системы (15) и выражают V:
Figure 00000027
Выражение (18) подставляют в третье уравнение системы (15) и выражают α:
Figure 00000028
Выражение (19) подставляют в четвертое уравнение системы (15) и выражают β. В результате преобразований получают формулы для V, α и β по которым находят промежуточные значения, поскольку существует неоднозначность определения углов α, β и знака скорости V.
Однозначность значений параметров движения воздушного объекта-носителя ИРИ определяется с помощью формул:
Figure 00000029
Figure 00000030
Figure 00000031
Figure 00000032
где Vрез.∈{V12, V13, V14, V23, V34, V24};
n=6 при fкомп.1≠fкомп.2, fкомп.1≠fкомп.3, fкомп.1≠fкомп.4, fкомп.2≠fкомп.3, fкомп.2≠fкомп.4, fкомп.3≠fкомп.4.
В случае использования ИРИ импульсного сигнала с ЛЧМ параметр ƒ заменяется на γ, алгоритм расчета при этом остается неизменен.
В предлагаемом способе носителем информации о путевой скорости и направлении движения может является средняя частота спектра принимаемого сигнала (ƒ), а также скорость изменения частоты внутри ЛЧМ радиоимпульса принимаемого сигнала (γ), в случае приема импульсного сигнала с ЛЧМ. Параметр γ, исходя из формулы (10), более чувствителен к отклонениям, связанным с эффектом Доплера, по сравнению с аналогичными отклонениями несущей частоты, при условии (ƒнес.≈ƒ∂). Кроме того, определение данного параметра производится после автокоррелятора, который в свою очередь, за счет реализации процедуры свертки, позволяет получить выигрыш в отношении сигнал/шум [Обнаружение и анализ широкополосных сигналов при радиотехническом мониторинге. Давыдов С.И., Л.: ВИКА. 1969. 223 с], что существенно уменьшает относительную погрешность измерений.
Сравнение предложенного технического решения с прототипом и аналогами позволяет сделать вывод, что оно соответствует критерию новизны и обладает существенными отличиями. Положительный эффект достигается за счет реализации на НПУО алгоритма расчета и последующей компенсации доплеровских смещений несущей частоты принимаемого сигнала ИРИ, а в случае импульсного сигнала с ЛЧМ скорости изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, вызванных движением приемных позиций (БЛА-датчиков) динамической системы радиотехнического контроля, что позволяет осуществлять поиск и обнаружение воздушного объекта-носителя ИРИ над труднодоступной местностью. Кроме того, использование БЛА-датчиков предоставляет возможность размещать их на различных высотах, что позволяет определять местоположение ИРИ в пространстве, а за счет представленных в способе формул определять курс (α), тангаж (β) и действительную скорость (V) воздушного объекта-носителя ИРИ.
Список используемой литературы:
1. Черняк B.C. многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993 г., стр. 319
2. Обнаружение и анализ широкополосных сигналов при радиотехническом мониторинге. Давыдов С.И., Л.: ВИКА. 1969. 223 с.
3. Введение в теорию определения местоположения объектов радиотехническими методами. А.Г. Сайбель, СПб., Тип. ВИКУ, 2000 г., стр. 18-21.
4. Теоретические основы радиолокации. Под ред. Я.Д. Ширмана, М., издательство «Советское радио», 1970 г.
5. Радиолокационные сигналы и их обработка. М.В. Свистов, М., издательство «Советское радио», 1977, стр. 62-63.

Claims (14)

  1. Способ определения параметров движения воздушного объекта, имеющего на борту источник радиоизлучения (ИРИ), динамической системой радиотехнического контроля, состоящей из четырех датчиков, конструктивно размещенных на борту четырех беспилотных летательных аппаратов самолетного типа (БЛА-датчиков) с удаленно размещенным наземным пунктом управления и обработки (НПУО), на котором для каждого БЛА-датчика задается район барражирования и эшелон занимаемых высот, при этом в состав каждого БЛА-датчика входит блок навигационно-временного обеспечения (ПВО), ненаправленная антенна, панорамный приемник, устройство измерения скорости линейного изменения частоты внутри ЛЧМ импульса и приемопередатчик, основанный на определении местоположения воздушного объекта-носителя ИРИ в пространстве разностно-дальномерным способом местоопределения, отличающийся тем, что каждый БЛА-датчик по команде НПУО осуществляет поиск сигналов ИРИ воздушного объекта в заданном частотном диапазоне, при обнаружении сигнала ИРИ с помощью панорамного приемника определяют среднюю частоту спектра принимаемого сигнала ИРИ, либо при обнаружении импульсного сигнала ИРИ с внутриимпульсной частотной модуляцией (ЛЧМ) с помощью устройства измерения скорости линейного изменения частоты внутри ЛЧМ импульса определяют скорость линейного изменения частоты внутри ЛЧМ импульса, осуществляют компенсацию движения БЛА-датчиков, вычисляют промежуточные значения параметров движения воздушного объекта-носителя ИРИ в пространстве - курса (α), тангажа (β), действительной скорости (V) путем решения системы из четырех уравнений
  2. Figure 00000033
  3. где
  4. ƒкомп.- информативный параметр, обозначающий либо среднюю частоту спектра принятого сигнала ИРИ с учетом компенсации движения БЛА-датчика, либо обозначающий скорость линейного изменения частоты внутри ЛЧМ импульса при приеме сигнала ИРИ с внутриимпульсной ЛЧМ (численные индексы соответствуют номерам БЛА-датчиков);
  5. α1, α2, α3, α4 - курсовые углы вектора скорости воздушного объекта-носителя ИРИ относительно БЛА-датчиков (численные индексы соответствуют номерам БЛА-датчиков);
  6. β1, β2, β3, β4 - углы тангажа вектора скорости воздушного объекта-носителя ИРИ относительно БЛА-датчиков (численные индексы соответствуют номерам БЛА-датчиков);
  7. ƒнес. - несущая частота сигнала ИРИ;
  8. с - скорость распространения сигнала ИРИ в пространстве,
  9. определяют однозначные значения курса (α) и тангажа (β) движения воздушного объекта-носителя ИРИ по формулам
  10. Figure 00000034
    Figure 00000035
  11. определяют модуль действительной скорости воздушного объекта-носителя ИРИ
  12. Figure 00000036
  13. где V12, V13, V14, V34, V23, V24 - промежуточные значения действительной скорости воздушного объекта-носителя ИРИ (численные индексы соответствуют номерам БЛА-датчиков, измерения которых используются при расчетах); n - количество переменных, участвующих в расчетах; n=6 при
  14. fкомп.1≠fкомп.2, fкомп.1≠fкомп.3, fкомп.1≠fкомп.4, fкомп.2≠fкомп.3, fкомп.2≠fкомп.4, fкомп.3≠fкомп.4.
RU2017127647A 2017-08-01 2017-08-01 Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля RU2660160C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127647A RU2660160C1 (ru) 2017-08-01 2017-08-01 Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017127647A RU2660160C1 (ru) 2017-08-01 2017-08-01 Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2660160C1 true RU2660160C1 (ru) 2018-07-05

Family

ID=62815587

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017127647A RU2660160C1 (ru) 2017-08-01 2017-08-01 Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2660160C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670976C1 (ru) * 2017-08-01 2018-10-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
RU2687240C1 (ru) * 2018-07-11 2019-05-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации
CN110770666A (zh) * 2018-07-27 2020-02-07 深圳市大疆创新科技有限公司 气压计的高度测量补偿方法以及无人机
RU2715422C1 (ru) * 2019-05-20 2020-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Способ определения координат источника радиоизлучения в трехмерном пространстве динамической системой радиоконтроля
RU2781685C1 (ru) * 2021-11-29 2022-10-17 Задорожный Артем Анатольевич Способ обнаружения летательных аппаратов в локальном районе

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406291A (en) * 1993-10-05 1995-04-11 Grumman Aerospace Corporation Passive emitter location system
EP1489381A2 (en) * 2003-06-16 2004-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for compensating for acceleration errors and inertial navigation system employing the same
RU2419106C1 (ru) * 2009-11-09 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
US7952521B2 (en) * 2004-06-25 2011-05-31 Thales Multiparametric direction finding method comprising the separation of the incidence and nuisance parameters
RU2436047C1 (ru) * 2010-09-17 2011-12-10 Александр Игоревич Клименко Способ обработки информации о перемещении летательного аппарата
RU2510044C1 (ru) * 2012-08-07 2014-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Способ и устройство определения координат источников радиоизлучений
RU2526094C1 (ru) * 2013-06-10 2014-08-20 Павел Николаевич Марков Способ определения местоположения источника радиоизлучения

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5406291A (en) * 1993-10-05 1995-04-11 Grumman Aerospace Corporation Passive emitter location system
EP1489381A2 (en) * 2003-06-16 2004-12-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for compensating for acceleration errors and inertial navigation system employing the same
US7952521B2 (en) * 2004-06-25 2011-05-31 Thales Multiparametric direction finding method comprising the separation of the incidence and nuisance parameters
RU2419106C1 (ru) * 2009-11-09 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия связи имени С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2436047C1 (ru) * 2010-09-17 2011-12-10 Александр Игоревич Клименко Способ обработки информации о перемещении летательного аппарата
RU2510044C1 (ru) * 2012-08-07 2014-03-20 Общество с ограниченной ответственностью "Специальный Технологический Центр" Способ и устройство определения координат источников радиоизлучений
RU2526094C1 (ru) * 2013-06-10 2014-08-20 Павел Николаевич Марков Способ определения местоположения источника радиоизлучения

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2670976C1 (ru) * 2017-08-01 2018-10-26 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
RU2670976C9 (ru) * 2017-08-01 2018-11-22 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника радиоизлучения с периодической структурой сигнала и вращающейся направленной антенной
RU2687240C1 (ru) * 2018-07-11 2019-05-08 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения параметров движения и траекторий воздушных объектов при полуактивной бистатической радиолокации
CN110770666A (zh) * 2018-07-27 2020-02-07 深圳市大疆创新科技有限公司 气压计的高度测量补偿方法以及无人机
RU2715422C1 (ru) * 2019-05-20 2020-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Способ определения координат источника радиоизлучения в трехмерном пространстве динамической системой радиоконтроля
RU2781685C1 (ru) * 2021-11-29 2022-10-17 Задорожный Артем Анатольевич Способ обнаружения летательных аппаратов в локальном районе

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11036237B2 (en) Radar-based system and method for real-time simultaneous localization and mapping
RU2660160C1 (ru) Способ определения параметров движения воздушного объекта динамической системой радиотехнического контроля
CA3094969C (en) Navigation apparatus and method
US5867119A (en) Precision height measuring device
RU2682661C1 (ru) Способ активной обзорной моноимпульсной радиолокации с инверсным синтезированием апертуры антенны
JP2004526166A (ja) 高度推定システムおよび方法
US6806828B1 (en) Passive range and angle measurement system and method
US9625562B2 (en) Method for determining a direction to a signal-emitting object
RU2557808C1 (ru) Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором
Amzajerdian et al. Doppler lidar sensor for precision landing on the moon and mars
RU2735744C1 (ru) Способ обзорной однопозиционной трилатерационной некогерентной радиолокации воздушных целей
RU2713498C1 (ru) Способ обзорной активно-пассивной латерационной радиолокации воздушно-космических объектов
RU2275649C2 (ru) Способ местоопределения источников радиоизлучения и пассивная радиолокационная станция, используемая при реализации этого способа
US10775496B2 (en) Method of guidance of an aerial target, in particular in the vertical landing phase, and radar system implementing such a method
Burov et al. Development of the automotive radar for the systems of adaptive cruise control and automatic emergency breaking
RU2348981C1 (ru) Способ автономного формирования посадочной информации для летательного аппарата и система для его осуществления (варианты)
RU2643168C2 (ru) Способ измерения высоты, истинной скорости летательного аппарата и наклона вектора скорости летательного аппарата относительно горизонта, устройство бортовой радиолокационной станции, использующее способ
RU2540982C1 (ru) Способ определения координат целей (варианты) и комплекс для его реализации (варианты)
RU2510618C2 (ru) Способ определения координат источника радиоизлучения с борта летательного аппарата
RU2379707C1 (ru) Способ наблюдения за объектами на поверхности бортовой радиотеплолокационной станцией, совмещенной с радиолокационной станцией
RU2660159C1 (ru) Способ определения угла сноса летательного аппарата бортовой радиолокационной станцией
RU2483324C1 (ru) Способ навигации летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности
RU2602274C1 (ru) Радиолокационный способ и устройство для дистанционного измерения полного вектора скорости метеорологического объекта
US6664917B2 (en) Synthetic aperture, interferometric, down-looking, imaging, radar system
RU2499279C1 (ru) Способ оценки высоты полета летательного аппарата по радиолокационным изображениям земной поверхности

Legal Events

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

Effective date: 20190802