RU2669385C1 - Фазовый способ пеленгации - Google Patents

Фазовый способ пеленгации Download PDF

Info

Publication number
RU2669385C1
RU2669385C1 RU2018108996A RU2018108996A RU2669385C1 RU 2669385 C1 RU2669385 C1 RU 2669385C1 RU 2018108996 A RU2018108996 A RU 2018108996A RU 2018108996 A RU2018108996 A RU 2018108996A RU 2669385 C1 RU2669385 C1 RU 2669385C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
correlator
frequency
output
signals
frequency channel
Prior art date
Application number
RU2018108996A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Николаевич Валяев
Владимир Павлович Коваленко
Евгений Алексеевич Никифоров
Залимхан Нурланович Турлов
Федор Евгеньевич Филиппов
Original Assignee
Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института"
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 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" filed Critical Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института"
Priority to RU2018108996A priority Critical patent/RU2669385C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2669385C1 publication Critical patent/RU2669385C1/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
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/26—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves wherein the transmitted pulses use a frequency- or phase-modulated carrier wave
    • 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
    • G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • 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
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • 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
    • G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/465—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the aerials being frequency modulated and the frequency difference of signals therefrom being measured
    • 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
    • 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
    • G01S3/74—Multi-channel systems specially adapted for direction-finding, i.e. having a single antenna system capable of giving simultaneous indications of the directions of different signals
    • 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 радиолокации, радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников излучения сигналов. Достигаемым техническим результатом изобретения является одновременная пеленгация источника излучения узкополосного сигнала и источника излучения широкополосного сигнала. Технический результат достигается за счет использования на каждой антенне приемников, имеющих по три частотных канала, настроенных на разные частоты. 1 ил.

Description

Изобретение относится к области радиолокации, радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников излучения сигналов.
Известны фазовые радиопеленгаторы и фазовые способы пеленгации (патент РФ №2311656, патент РФ №2518428, Космические радиотехнические комплексы. Под ред. Бычкова С.И. М.: Сов. радио, 1967, с. 130-138; Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск.: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002, с. 8).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является корреляционно-фазовый пеленгатор (патент РФ №2631422, 2016 г.), который и выбран в качестве прототипа. В известном изобретении сигналы от двух источников излучения - узкополосного и широкополосного принимают на пространственно разнесенные антенны с соответствующими приемниками, в каждом приемнике проводят частотную селекцию принимаемых сигналов по трем частотным каналам, по каждому частотному каналу проводят корреляционную обработку сигналов, по результатам которой вычисляют τy - временной сдвиг между сигналами, принятыми каждой из антенн от узкополосного источника излучения. Величину τy используют при вычислении угловых координат (направляющих углов) узкополосного источника излучения.
К недостаткам известного изобретения относится то, что в нем не рассмотрена задача одновременной пеленгации обоих источников излучения, т.е. задачи одновременного определения τy и τш - временного сдвига между сигналами, принятыми каждой из антенн от широкополосного источника излучения, для дальнейшего вычисления направляющих углов на широкополосный источник излучения.
Признаки настоящего изобретения, совпадающие с признаками прототипа:
использование пространственно разнесенных антенн,
проведение в принимаемом каждой антенной сигнале частотной селекции по трем частотным каналам,
корреляционная обработка сигналов после частотной селекции,
использование результатов корреляционной обработки сигналов для вычисления временных сдвигов между сигналами.
Технической задачей настоящего изобретения - фазовый способ пеленгации является обеспечение одновременной пеленгации узкополосного и широкополосного источников излучения.
Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание фазовых пеленгаторов, реализующих одновременную пеленгацию источника излучения узкополосного и источника излучения широкополосного сигналов.
Сущность патентуемого изобретения - фазовый способ пеленгации поясняется описанием и чертежом, представленным на фиг. 1.
Структурная схема пеленгатора, реализующего предлагаемый способ пеленгации, (см. фиг. 1) содержит пространственно разнесенные на расстояние
Figure 00000001
первую антенну 1 и вторую антенну 2, соединенные с первым приемником 3 и вторым приемником 4, соответственно, первый коррелятор 5, второй коррелятор 6, третий коррелятор 7 и вычислитель 8. Каждый приемник имеет три частотных канала. На входы первого коррелятора 5 поступают выходные сигналы первого частотного канала с первого 3 и второго 4 приемников. На входы второго коррелятора 6 поступают выходные сигналы второго частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. На входы третьего коррелятора 7 поступают выходные сигналы третьего частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. Выходы каждого коррелятора соединены со входами вычислителя 8, с выходов которого поступают данные о направляющих углах между направлением на источник излучения и линией соединяющей разнесенные антенны: угле θу - направляющем угле на узкополосный источник излучения и угле θш - направляющем угле на широкополосный источник излучения.
Соотношение ширины спектра узкополосного сигнала - Δfу и ширины спектра широкополосного сигнала - Δfш удовлетворяет условию Δfш>3Δfу.
Сигналы источников узкополосного и широкополосного излучения принимают на пространственно разнесенные первую антенну 1 и вторую антенну 2, антенны имеют одинаковые коэффициенты передачи. Сигналы U1 на выходе первой антенны 1 и U2 на выходе второй антенны 2 имеют вид:
U1=U1у+U1ш,
U2=U2у+U2ш, где
U1у=Ауcosωуt - сигнал на выходе первой антенны 1 от узкополосного источника излучения,
U1ш=Ашcosωшt - сигнал на выходе первой антенны 1 от широкополосного источника излучения,
U2у=Ауcosωу(t+τу) - сигнал на выходе второй антенны 2 от узкополосного источника излучения,
U2ш=Ашcosωш(t+τш) - сигнал на выходе второй антенны 2 от широкополосного источника излучения,
Ау и Аш - амплитуды сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,
ωу=2πfу и ωш=2πfш - частоты сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,
τу - временной сдвиг сигнала U1у относительно сигнала U2у
τш - временной сдвиг сигнала U1ш относительно сигнала U2ш.
В первом приемнике 3 и втором приемнике 4 проводят селекцию принятых сигналов по трем частотным каналам. Центральную частоту первого частотного канала ωo выбирают равной ω0=2πf0, где f0 - центральная частота узкополосного сигнала. Центральную частоту второго частотного канала выбирают равной ω0-δω, а центральную частоту третьего частотного канала равной ω0+δω. Во всех частотных каналах устанавливают одинаковые коэффициенты усиления и одинаковые полосы пропускания Δf. Величину Δf выбирают, исходя из известной ширины спектра узкополосного сигнала Δfу. Величину δω со выбирают такой, чтобы полосы всех трех частотных каналов не перекрывались, исходя из условия δω0>2πΔfу.
После частотной селекции сигналы с первого приемника 3 и второго приемника 4 подаются на коррелятор 5, коррелятор 6 и коррелятор 7. Корреляторы имеют одинаковые коэффициенты передачи.
На коррелятор 5 подают сигналы с первого частотного канала: U11 с первого приемника 3 и U21 со второго приемника 4.
На коррелятор 6 подают сигналы со второго частотного канала: U12 с первого приемника 3 и U22 со второго приемника 4.
На коррелятор 7 подают сигналы с третьего частотного канала: U13 с первого приемника 3 и U23 со второго приемника 4.
На центральных частотах частотных каналов сигналы имеют вид U11=Аусоsω0t+Ашсоsω0t, U21=Ауcosω0(t+τу)+Ашcosω0(t+τш) U12=Ашсоs[(ω0-δω)t], U22=Aшcos[((ω0-δω)(t+τш)], U13=Aшcos[(ω0+δω)t], U23=Ашcos[(ω0+δω)(t+τш].
После корреляционной обработки (перемножения и усреднения поступивших на коррелятор сигналов) на выходе коррелятора 5 получают квадратурные значения I1, Q1, на выходе коррелятора 6 - I2, Q2, на выходе коррелятора 7 - I3, Q3, которые связаны с τу и τш следующими соотношениями:
Figure 00000002
,
Figure 00000003
,
Figure 00000004
,
Figure 00000005
,
Figure 00000006
,
Figure 00000007
.
В вычислителе 8 величины I1, Q1, I2, Q2, I3, Q3 измеряют и проводят вычисление значений τу и τш.
По измеренным значениям I1, Q1, I2, Q2, I3, Q3 величину τш вычисляют по формуле:
Figure 00000008
, где
Figure 00000009
Figure 00000010
,
а величину по τу формуле:
Figure 00000011
, где
Figure 00000012
,
Figure 00000013
,
Figure 00000014
.
Направляющие углы на источники узкополосного и широкополосного сигналов вычисляют по формулам:
Figure 00000015
,
Figure 00000016
, где c - скорость света,
Figure 00000001
- расстояние между разнесенными антеннами.
Математическое моделирование показало эффективность патентуемого фазового способа пеленгации при идентичности характеристик частотных каналов и симметричном распределении спектра широкополосного сигнала относительно центральной частоты.

Claims (5)

  1. Фазовый способ пеленгации, включающий создание пеленгатора, состоящего из двух пространственно разнесенных первой и второй приемных антенн, соединенных с первым и вторым приемником соответственно, первый, второй, третий корреляторы и вычислитель, каждый приемник на выходе имеет три частотных канала, с обоих приемников выходные сигналы первого частотного канала поступают на входы первого коррелятора, выходные сигналы второго частотного канала поступают на входы второго коррелятора, выходные сигналы третьего частотного канала поступают на входы третьего коррелятора, выходы каждого коррелятора соединены со входами вычислителя, отличающийся тем, что при выполнении условия Δfш>3Δfy, где Δfш - ширина спектра широкополосного сигнала, Δfy - ширина спектра узкополосного сигнала, центральную частоту первого частотного канала ω0 выбирают равной ω0=2πf0, где f0 - центральная частота узкополосного сигнала, центральную частоту второго частотного канала выбирают равной ω0-δω, а центральную частоту третьего частотного канала выбирают равной ω0+δω, где δω>2πΔfy, во всех частотных каналах устанавливают одинаковые коэффициенты усиления и одинаковые полосы пропускания Δf, величину Δf выбирают, исходя из известной ширины спектра узкополосного сигнала Δfy, после корреляционной обработки на выходе первого коррелятора получают квадратурные значения I1, Q1, на выходе второго коррелятора получают квадратурные значения I2, Q2, на выходе третьего коррелятора получают квадратурные значения I3, Q3, значения τy - временного сдвига узкополосных сигналов, принятых первой и второй антеннами, и τш - временного сдвига широкополосных сигналов, принятых первой и второй антеннами, в вычислителе вычисляют по формулам:
  2. Figure 00000017
    , где
    Figure 00000018
    Figure 00000019
  3. а величину по τу формуле:
  4. Figure 00000020
    , где
    Figure 00000021
    ,
    Figure 00000022
    ,
  5. направляющие углы на источники узкополосного и широкополосного сигналов вычисляют по формулам:
    Figure 00000023
    ,
    Figure 00000024
    , где с - скорость света, l - расстояние между разнесенными антеннами.
RU2018108996A 2018-03-14 2018-03-14 Фазовый способ пеленгации RU2669385C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108996A RU2669385C1 (ru) 2018-03-14 2018-03-14 Фазовый способ пеленгации

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018108996A RU2669385C1 (ru) 2018-03-14 2018-03-14 Фазовый способ пеленгации

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2669385C1 true RU2669385C1 (ru) 2018-10-11

Family

ID=63862214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018108996A RU2669385C1 (ru) 2018-03-14 2018-03-14 Фазовый способ пеленгации

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2669385C1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715562C1 (ru) * 2019-10-02 2020-03-02 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Фазовый способ пеленгации двух источников излучения
RU2730051C1 (ru) * 2020-02-26 2020-08-14 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Способ восстановления диаграммы направленности

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000019230A1 (en) * 1998-09-29 2000-04-06 Raytheon Company Direction finding apparatus
CN102411136A (zh) * 2011-08-09 2012-04-11 电子科技大学 一种扩展基线解模糊的相位干涉仪测向方法
RU2474835C1 (ru) * 2011-09-26 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Корреляционно-фазовый пеленгатор
RU2526533C2 (ru) * 2012-12-03 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Фазовый пеленгатор
JP2014182094A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Toshiba Corp 方位測定装置、方位測定プログラム及び方位測定方法
US9702960B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-11 Raytheon Company Frequency difference of arrival (FDOA) for geolocation
RU2631422C1 (ru) * 2016-06-02 2017-09-22 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Корреляционно-фазовый пеленгатор

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000019230A1 (en) * 1998-09-29 2000-04-06 Raytheon Company Direction finding apparatus
CN102411136A (zh) * 2011-08-09 2012-04-11 电子科技大学 一种扩展基线解模糊的相位干涉仪测向方法
RU2474835C1 (ru) * 2011-09-26 2013-02-10 Открытое акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Корреляционно-фазовый пеленгатор
RU2526533C2 (ru) * 2012-12-03 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Омский научно-исследовательский институт приборостроения" (ОАО "ОНИИП") Фазовый пеленгатор
US9702960B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-11 Raytheon Company Frequency difference of arrival (FDOA) for geolocation
JP2014182094A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Toshiba Corp 方位測定装置、方位測定プログラム及び方位測定方法
RU2631422C1 (ru) * 2016-06-02 2017-09-22 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Корреляционно-фазовый пеленгатор

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2715562C1 (ru) * 2019-10-02 2020-03-02 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Фазовый способ пеленгации двух источников излучения
RU2730051C1 (ru) * 2020-02-26 2020-08-14 Акционерное общество "Особое конструкторское бюро Московского энергетического института" Способ восстановления диаграммы направленности

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7667637B2 (en) System and method for radar detection of an object
US10955542B2 (en) Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device
US10557933B2 (en) Radar device and position-determination method
US20190339548A1 (en) Methods for computation-free wideband spectral correlation and analysis
RU2423719C1 (ru) Способ адаптивного измерения пространственных параметров источников радиоизлучений и устройство для его осуществления
US20160173241A1 (en) Detecting and processing weak signals using an array of antennas
CN104360310A (zh) 一种多目标近场源定位方法和装置
RU2669385C1 (ru) Фазовый способ пеленгации
RU2546330C1 (ru) Способ поляризационно-чувствительного радиоконтроля подвижных объектов
CA2893723C (en) System and method for determining location of an interfering signal source
WO2012057655A1 (en) A radar station, featuring broadband, linear- frequency-modulated, continuous-wave emission
RU2497146C2 (ru) Импульсно-доплеровская моноимпульсная рлс
RU2474835C1 (ru) Корреляционно-фазовый пеленгатор
Das et al. On the accuracy limit of time-delay estimation with a band-limited signal
RU2631422C1 (ru) Корреляционно-фазовый пеленгатор
RU2546329C1 (ru) Способ поляризационно-чувствительного обнаружения подвижных объектов
US20180038934A1 (en) Discrimination of signal angle of arrival using at least two antennas
RU2524399C1 (ru) Способ обнаружения малоразмерных подвижных объектов
EP0834083B1 (en) Detection of spread spectrum signals
CA1159934A (en) Cancellation of group delay error by dual speed of rotation
RU2435171C1 (ru) Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления
RU2166774C2 (ru) Способ и устройство формирования поляризационного портрета земной или морской поверхности в двухчастотной цифровой рса
RU2681203C1 (ru) Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор
RU2715562C1 (ru) Фазовый способ пеленгации двух источников излучения
RU2308735C1 (ru) Способ определения местоположения источников радиоизлучения в ближней зоне