RU2699552C1 - Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space - Google Patents

Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space Download PDF

Info

Publication number
RU2699552C1
RU2699552C1 RU2019103847A RU2019103847A RU2699552C1 RU 2699552 C1 RU2699552 C1 RU 2699552C1 RU 2019103847 A RU2019103847 A RU 2019103847A RU 2019103847 A RU2019103847 A RU 2019103847A RU 2699552 C1 RU2699552 C1 RU 2699552C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
values
angles
radio
objects
signals
Prior art date
Application number
RU2019103847A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2699552C9 (en
Inventor
Альберт Леонидович Джиоев
Иван Степанович Омельчук
Дмитрий Александрович Тюрин
Геннадий Геннадьевич Фоминченко
Геннадий Леонтьевич Фомиченко
Владимир Викторович Яковленко
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
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 унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС")
Priority to RU2019103847A priority Critical patent/RU2699552C9/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2699552C1 publication Critical patent/RU2699552C1/en
Publication of RU2699552C9 publication Critical patent/RU2699552C9/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S11/00Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation
    • G01S11/02Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves
    • G01S11/10Systems for determining distance or velocity not using reflection or reradiation using radio waves using Doppler effect
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/46Indirect determination of position data
    • G01S13/48Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds
    • G01S13/56Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds for presence detection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO 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
    • G01S13/00Systems 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
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/72Radar-tracking systems; Analogous systems for two-dimensional tracking, e.g. combination of angle and range tracking, track-while-scan radar

Abstract

FIELD: radio equipment.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in passive radar and radio surveillance systems for single-position determination of velocities, coordinates and trajectories of radio-emitting objects (REO) moving in space. Estimating values of spatial heading angles γk of REO on inclined planes 0AlAk, passing through sections A1Ak trajectories, where A1, A2, … Ak, … AK – points on movement trajectory REO, in which it is at equidistant moments in time, and the observation point lying outside the trajectory, calculating the ratio of Doppler frequency shifts to obtain an equation for the inclined course angle γ1, solving which determine current values of heading angles, magnitude of velocity module REO, length of path passed by object between points of trajectory A1 and Ak, and the value of the inclined range in case the object is in points Ak trajectory, as well as modulus of speed of radio-emitting object when it is in points Ak. Then trajectories of objects are constructed using measured and calculated values of their angular coordinates, inclined distances, heading angles and speeds of movement.
EFFECT: one-position measurement of directions and speeds of movement REO, moving in space uniformly and rectilinearly with variable altitude of flight, as well as trajectories of set construction REO, moving with arbitrary course angles and diving angles (pitching).
1 cl, 1 tbl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения координат, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО) - искусственных спутников Земли, кораблей, самолетов, беспилотных летательных аппаратов.The invention relates to the field of radio engineering and can be used in passive radar and radio surveillance systems for on-off determination of coordinates, speeds and trajectories of radio-emitting objects (RIO) moving in space - artificial Earth satellites, ships, planes, unmanned aerial vehicles.

Пассивные радиолокационные системы (РЛС) используют для измерения параметров движения РИО по излучениям их бортовых радиопередающих устройств. Эти РЛС имеют меньшую сложность и меньшую стоимость, чем активные РЛС, из-за отсутствия радиопередающей части. Они обладают высокой скрытностью, что существенно затрудняет определение их дислокации и характеристик. Для определения местоположения и траекторий движения РИО пассивными методами [1 - Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Под ред. проф. Р.П. Быстрова и проф. А.В. Соколова. М: Радиотехника. 2008. 320 с.] обычно применяют несколько разнесенных станций, объединенных с помощью ретрансляторов данных в многопозиционную систему. Но такая система, по сравнению с однопозиционной, имеет больший объем аппаратуры, повышенную сложность и стоимость.Passive radar systems (radar) are used to measure the parameters of the movement of RIO from the radiations of their airborne transmitting devices. These radars have less complexity and lower cost than active radars, due to the lack of a radio transmitting part. They have high secrecy, which significantly complicates the determination of their dislocation and characteristics. To determine the location and trajectories of RIO by passive methods [1 - Passive radar: methods for detecting objects / Ed. prof. R.P. Bystrov and prof. A.V. Sokolova. M: Radio engineering. 2008. 320 pp.] Usually use several diversity stations, combined using data relays in a multi-position system. But such a system, in comparison with a single-position system, has a larger volume of equipment, increased complexity and cost.

Однопозиционная локация до недавнего времени не обеспечивала определение наклонных дальностей, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве РИО за счет измерения их угловых координат (УК) и параметров излучаемых сигналов. Поэтому поиск способов и создание устройств обзорной пассивной однопозиционной локации, обеспечивающих определение этих параметров с достаточной для практики точностью, являются актуальными.Until recently, a single-position location did not provide the determination of inclined ranges, velocities, and trajectories of RIOs moving in space by measuring their angular coordinates (UK) and parameters of emitted signals. Therefore, the search for methods and the creation of devices for an overview of passive one-position locations that ensure the determination of these parameters with sufficient accuracy for practice are relevant.

Однопозиционные пассивные РЛС должны определять УК лоцируемых объектов с высокой точностью и за достаточно малое время, так как эти объекты могут перемещаться с большими (в том числе гиперзвуковыми) скоростями и двигаться по сложным непредсказуемым траекториям, причем закон их движения может содержать знакопеременные производные высоких порядков. Лучшей основой для достижения высокой точности определения УК лоцируемых объектов считается' широко применяемый в радиолокации и радиопеленгации моноимпульсный метод [2 - Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М: Радио и связь, 1984. 312 с., стр. 6]. УК РИО определяются путем измерения направления прихода принимаемых сигналов относительно известного равносигнального направления (РСН).Single-position passive radars must determine the CC of the located objects with high accuracy and in a relatively short time, since these objects can move at high (including hypersonic) speeds and move along complex unpredictable trajectories, and their law of motion can contain alternating derivatives of high orders. The monopulse method widely used in radar and direction finding is considered the best basis for achieving high accuracy in determining the UK of located objects [2 - Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M: Radio and communications, 1984. 312 p., P. 6]. UK RIO are determined by measuring the direction of arrival of the received signals relative to the known equal signal direction (RSN).

Пути достижения высокой точности определения УК и достаточного быстродействия обзорного амплитудного моноимпульсного пеленгатора обоснованы в [3 - Патент 2583849, РФ. Способ цифровой обработки сигналов при обзорной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной пеленгации с использованием антенной решетки (варианты) и обзорный моноимпульсный амплитудный суммарно-разностный пеленгатор с использованием антенной решетки и цифровой обработки сигналов / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 13.04.2015, опубликован 10.05.2016]. В этой работе выбором вида весовой функции на раскрыве антенны и угла разноса диаграмм направленности (ДН) обеспечена пеленгационная характеристика (ПХ), практически линейная на всей ширине моноимпульсной группы лучей (МГЛ). После приема сигналов РИО и их аналого-цифрового преобразования (АЦП) используется прямоотсчетный метод, позволяющий использовать быстрый прямой и легко реализуемый (решение линейного уравнения) расчет УК с ошибкой не более 1/100 ширины ДН по уровню половинной мощности при низком уровне боковых лепестков (ниже минус 40 дБ) и приемлемом использовании поверхности антенны. Высокая линейность ПХ на всей ширине МГЛ, обеспечивающая быстрое и точное определение УК объекта без использования итерационного алгоритма, значительно сокращает время обзора пространства и увеличивает число объектов, контролируемых без перемещений РСН и повторных зондирований. Однако при этом не производится селекция лоцируемых объектов по скорости движения и не определяются их траектории в пространстве.Ways to achieve high accuracy in determining the criminal code and sufficient speed of the survey amplitude monopulse direction finder are justified in [3 - Patent 2583849, Russian Federation. A method of digital signal processing in a survey monopulse amplitude total-difference direction finding using an antenna array (options) and a survey monopulse amplitude total-difference direction finder using an antenna array and digital signal processing / Dzhioev A.L., Omelchuk I.S., Fominchenko G. .L., Fominchenko G.G., Yakovlenko V.V. Declared April 13, 2015, published May 10, 2016]. In this work, the choice of the type of weight function at the aperture of the antenna and the separation angle of the radiation patterns (LH) provided the direction-finding characteristic (HR), which is almost linear over the entire width of the monopulse group of rays (MGL). After receiving the RIO signals and their analog-to-digital conversion (ADC), the direct-counting method is used, which allows using a quick direct and easily implemented (solving the linear equation) calculation of the criminal code with an error of no more than 1/100 of the beam width at half power level with a low level of side lobes ( below minus 40 dB) and acceptable use of the antenna surface. The high linearity of the HRP over the entire width of the MGL, which provides a quick and accurate determination of the object's CC without using an iterative algorithm, significantly reduces the time for viewing the space and increases the number of objects controlled without RSN movements and repeated soundings. However, this does not select the located objects according to their speed and their paths in space are not determined.

Известен способ измерения с одной позиции угловой скорости объекта [4 - Алпатов Б.А., Балашов О.Е. Измерение скорости объекта в системах автоматического сопровождения объектов // Вестник РГРТУ. Рязань. 2014. №4 (выпуск 50). С. 5-10]. В нем на основании угловых измерений определяют условную скорость объекта, пропорциональную, с постоянным коэффициентом, его реальной скорости, в предположении, что объект движется в пространстве равномерно и прямолинейно. При этом УК объекта измеряют в

Figure 00000001
временных моментах, отстоящих друг от друга на равные интервалы Т, затем из множества возможных (условных) параллельных траекторий движения, соответствующих измеренным УК, выбирают одну условную, на которой точки А, В и С равноудалены по времени на равные интервалы 0,5 NT, определяют проекции координат точек А, В, С в зависимости (функциональной) от соответствующих проекций линейной скорости, и наконец, задавшись значениями координат точки С, определяют значения проекций Vx, Vy, Vz текущей линейной скорости объекта, а также саму условную линейную скорость и экстраполированные значения УК. Однако в [4] не определяются истинные координаты, скорости и траектории движения РИО в пространстве.A known method of measuring from one position the angular velocity of an object [4 - Alpatov B.A., Balashov O.E. Measurement of the speed of an object in systems of automatic tracking of objects // Vestnik RGRTU. Ryazan. 2014. No4 (issue 50). S. 5-10]. In it, on the basis of angular measurements, the conditional speed of the object is determined, proportional, with a constant coefficient, to its real speed, under the assumption that the object moves in space uniformly and rectilinearly. In this case, the asset's asset is measured in
Figure 00000001
time moments spaced from each other by equal intervals T, then from the set of possible (conditional) parallel trajectories of motion corresponding to the measured CC, one conditional is chosen at which points A, B and C are equally distant in time at equal intervals of 0.5 NT, determine the projections of the coordinates of points A, B, C depending (functional) on the corresponding projections of the linear velocity, and finally, having given the values of the coordinates of the point C, determine the projection values V x , V y , V z of the current linear velocity of the object, as well as the conditional linear speed and extrapolated values of the Criminal Code. However, in [4] the true coordinates, velocities, and trajectories of the RIO in space are not determined.

Аналогом предлагаемого способа является [5 - Патент 2617830, РФ. Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Тюрин Д.А., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 11.04.2016, опубликован 28.04.2017]. В нем во время приема констатируют обнаружение сигнала РИО и определяют его параметры - ширину спектра, среднюю частоту спектра сигнала и вид модуляции. Осуществляют автосопровождение выбранного объекта по угловым координатам, измеряют и запоминают значения отсчетов угловых координат (азимута β и угла места ε), а также текущего времени, соответствующего этим отсчетам. Затем восстанавливают, зная вид модуляции, несущую частоту ƒH принятого сигнала, формируют в моменты времени ti и запоминают значения ее отсчетов. Далее вычисляют приращения УК и доплеровских сдвигов частоты принимаемых сигналов на интервалах Δtk,n, достаточно малых для справедливости предположения о равномерности и прямолинейности движения РИО со скоростью V на постоянной высоте Н. После этого определяют горизонтальные составляющие приращений доплеровских сдвигов частоты, находят эти приращения и вычисляют величину их отношенияAn analogue of the proposed method is [5 - Patent 2617830, RF. The method of a passive one-position goniometric-difference-Doppler location of a radio-emitting object moving in space and a radar system for implementing this method / Dzhioev A.L., Omelchuk I.S., Tyurin D.A., Fominchenko G.L., Fominchenko G.G. ., Yakovlenko V.V. Declared April 11, 2016, published April 28, 2017]. In it, at the time of reception, they detect the detection of the RIO signal and determine its parameters - the width of the spectrum, the average frequency of the signal spectrum and the type of modulation. Carry out the auto-tracking of the selected object in angular coordinates, measure and remember the values of the samples of the angular coordinates (azimuth β and elevation angle ε), as well as the current time corresponding to these samples. Then restore, knowing the type of modulation, the carrier frequency ƒ H of the received signal, form at time t i and remember the values of its samples. Next, the increments of the CC and Doppler frequency shifts of the received signals are calculated at the intervals Δt k, n , which are sufficiently small for the assumption of uniformity and straightforwardness of the RIO motion with the speed V at a constant height N. Then the horizontal components of the increments of the Doppler frequency shifts are determined, these increments calculate their ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

для нахождения величины угла α между вектором скорости и горизонтальной дальностью. Далее определяют текущее значение курсового угла qkk+α и модуль горизонтальной скорости Vг=V, а затем - расстояние S4,0, пройденное объектом за интервал времени Δt4,0. Затем находят радиус R окружности, проходящей через начало координат, хордой которой является расстояние S4,0, находят центр О' этой окружности, фиксируя точку на конце луча длиной R, проведенного из начала координат 0 под углом βЦ0+q4-90°, рассчитывают дальности d0 и d4, используя соотношение

Figure 00000003
в виде
Figure 00000004
и определяют координаты РИО в моменты времени t0 и t4 как точки пересечения окружности с центром О' и лучей длиной d0 и d4, проведенных из начала координат под углами β0 и β4.to find the angle α between the velocity vector and the horizontal range. Next, determine the current value of the heading angle q k = β k + α and the horizontal velocity modulus V g = V, and then the distance S 4 , 0 traveled by the object for the time interval Δt 4 , 0 . Then find the radius R of the circle passing through the origin, the chord of which is the distance S 4.0 , find the center O 'of this circle, fixing a point at the end of the ray of length R drawn from the origin 0 at an angle β C = β 0 + q 4 -90 °, calculate the range d 0 and d 4 using the ratio
Figure 00000003
as
Figure 00000004
and determine the coordinates of the RIO at time t 0 and t 4 as the point of intersection of the circle with the center O 'and rays of length d 0 and d 4 drawn from the origin at angles β 0 and β 4 .

Однако аналог [5] не лишен недостатков, к которым следует отнести:However, the analogue [5] is not without drawbacks, which include:

1. Невозможность измерения дальностей, направлений и скоростей перемещения в пространстве, а также траекторий РИО в случаях их движения с переменной высотой полета, то есть с произвольными углами пикирования (кабрирования).1. The impossibility of measuring ranges, directions and velocities of movement in space, as well as RIO trajectories in cases of their movement with a variable flight height, that is, with arbitrary diving angles (cabrio).

2. Необходимость использования двух алгоритмов функционирования с ограниченной областью применимости каждого из них:2. The need to use two functioning algorithms with a limited scope of applicability of each of them:

- первого, применимого в случае изменений азимута и угла места РИО при его приближении (удалении) относительно РЛС,- the first, applicable in case of changes in the azimuth and elevation angle of the RIO at its approach (removal) relative to the radar,

- второго, применимого только при постоянном азимуте объекта.- the second, applicable only with a constant azimuth of the object.

3. Использование следящего режима работы РЛС, что, по сравнению с обзорным режимом, снижает ее производительность и число контролируемых объектов.3. The use of the radar tracking mode, which, compared with the survey mode, reduces its performance and the number of monitored objects.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является [6 - Патент 2557808, РФ. Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором / Борисов Е.Г., Мартемьянов И.С. Заявлен 9.04.2014, опубликован 27.07.2015], принятый за прототип. В нем совместно обрабатывают два последовательных во времени измерения пеленгов (углов азимута β1 и β2) и мощностей РС1 и РС2 сигналов для моментов измерений t1 и t2. Учитывая, что базовая точка измерения соответствует геометрическому центру угломерной системы, а линия Ц1ЦN (траектория движения цели) соответствует точкам Ц1 и Ц2 измерения пеленга цели в моменты времени t1 и t2, в предположении, что цель движется прямолинейно, на основании полученных значений PC1 и РС2 вычисляют величину

Figure 00000005
Производят два последовательных измерения частот ƒ1 и ƒ2 принятых сигналов в моменты времени t1 и t2 соответственно, и на основании этих измерений определяют величину
Figure 00000006
далее на основании измеренных углов азимута β1 и β2 определяют Δβ2121. После этого вычисляют дальность до цели по формулеThe closest in technical essence to the claimed method is [6 - Patent 2557808, RF. A method for determining the slant range to a moving target with a passive monostatic direction finder / Borisov E.G., Martemyanov I.S. Declared April 9, 2014, published July 27, 2015], adopted as a prototype. It jointly processes two successive measurements of bearings (azimuth angles β 1 and β 2 ) and powers P C1 and P C2 of signals for measurement times t 1 and t 2 . Considering that the base measurement point corresponds to the geometric center of the goniometric system, and the line C 1 C N (the trajectory of the target) corresponds to the points C 1 and C 2 of the measurement of the bearing of the target at time t 1 and t 2 , assuming that the target moves in a straight line, based on the obtained values of P C1 and P C2 calculate the value
Figure 00000005
Two consecutive measurements of the frequencies ƒ 1 and ƒ 2 of the received signals at time t 1 and t 2 are performed, respectively, and based on these measurements, determine the value
Figure 00000006
then, based on the measured azimuth angles β 1 and β 2 determine Δβ 21 = β 21 . After that, calculate the distance to the target by the formula

Figure 00000007
Figure 00000007

где с - скорость распространения электромагнитных волн;where c is the propagation velocity of electromagnetic waves;

Т=Δt12.T = Δt 12 .

Точностные характеристики прототипа [6] определяются ошибками измерения угловых координат РИО, несущих частот и мощностей излучаемых им сигналов. При предельно возможных точностях измерений углов и частот погрешность определения наклонной дальности зависит от ее значения и находится в пределах 5-35%, что не всегда приемлемо. Кроме того, в реальных условиях объекты наблюдения обычно излучают модулированные сигналы с подавленной несущей, что не позволяет применять способ [6]. Наконец, при использовании способа [6] измеряется мощность принимаемых сигналов, а она подвержена флюктуациям, которые вызываются интерференцией колебаний, переотраженных элементами конструкции объекта, изменениями условий распространения и переотражениями от местных предметов. Величина этих флюктуаций может достигать 10-15 дБ; погрешность измерения дальности по способу [6] при коэффициенте флюктуаций, равном 6 дБ, составляет 5%, а при коэффициенте флюктуаций, равном 12 дБ, достигает 250%, то есть способ становится неработоспособным.The accuracy characteristics of the prototype [6] are determined by errors in measuring the angular coordinates of the RIO, the carrier frequencies and powers of the signals emitted by it. At the maximum possible accuracy of measuring angles and frequencies, the error in determining the slant range depends on its value and is in the range of 5-35%, which is not always acceptable. In addition, under real conditions, objects of observation usually emit modulated signals with a suppressed carrier, which does not allow the method to be applied [6]. Finally, when using the method [6], the power of the received signals is measured, and it is subject to fluctuations, which are caused by interference of vibrations reflected by the structural elements of the object, changes in propagation conditions, and reflections from local objects. The magnitude of these fluctuations can reach 10-15 dB; the error in measuring the range according to the method [6] with a fluctuation coefficient of 6 dB is 5%, and with a fluctuation coefficient of 12 dB, it reaches 250%, that is, the method becomes inoperative.

Таким образом, недостатками прототипа [6] являются:Thus, the disadvantages of the prototype [6] are:

1. Большая погрешность измерения дальности при предельно возможных точностях измерений первичных параметров.1. A large error in measuring the range at the maximum possible accuracy of measurements of the primary parameters.

2. Невозможность измерения дальности в случае использования в качестве сигналов сложных модулированных излучений.2. The impossibility of measuring range when complex modulated emissions are used as signals.

3. Необходимость измерения мощности принимаемых сигналов, которая подвержена флюктуациям, величина которых может достигать 10-15 дБ; при этом погрешность измерения дальности при коэффициенте флюктуаций, равном 6 дБ, составляет 5%, а при коэффициенте флюктуаций, равном 12 дБ, достигает 250%, то есть способ становится неработоспособным.3. The need to measure the power of the received signals, which is subject to fluctuations, the value of which can reach 10-15 dB; in this case, the error in measuring the range with a fluctuation coefficient of 6 dB is 5%, and with a fluctuation coefficient of 12 dB, it reaches 250%, that is, the method becomes inoperative.

Изобретений, решающих упомянутые проблемы методами пассивной однопозиционной локации перемещающегося в пространстве по произвольным траекториям РИО, авторы заявляемого способа в технической литературе не обнаружили.Inventions that solve the aforementioned problems by the methods of a passive one-position location moving in space along arbitrary trajectories of RIOs, the authors of the proposed method were not found in the technical literature.

Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ: определение координат, направлений и скоростей движения, а также построение траекторий всей совокупности РИО, движущихся в пространстве по произвольным направлениям равномерно и прямолинейно со всеми возможными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования).The technical problem that the proposed method seeks to solve is the determination of coordinates, directions and speeds, as well as the construction of trajectories of the entire set of RIOs moving in space in arbitrary directions uniformly and rectilinearly with all possible directional angles and diving angles (cabrio).

Для решения этой технической проблемы предлагается способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации (УДЛ) перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов, при котором:To solve this technical problem, a method is proposed for a passive one-position goniometric-Doppler location (UDL) of radio-emitting objects moving in space, in which:

применяют для приема радиосигналов цифровую антенную решетку (ЦАР) или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов,a digital antenna array (CAR) or an antenna array with digital signal processing is used for receiving radio signals,

формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и пеленгационные характеристики с рабочими зонами ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, линейные на всей ширине МГЛ за счет специально выбранных углов смещения лучей βсм и εсм,form in space using the Hamming weight function, a monopulse group of rays with a common phase center and direction-finding characteristics with operating zones Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation, linear over the entire MGL width due to specially selected beam displacement angles β cm and ε cm

разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление МГЛ в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области,divide the given area of the space review into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the equal-signal direction of the MGL to the centers of these sections, review the said area,

принимают сигналы радиоизлучающих объектов в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности

Figure 00000008
объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции,receive signals of radio-emitting objects during the observation interval at each section of the partition in a given frequency range, when these signals appear, they detect the entire population
Figure 00000008
objects in the mentioned field of view and determine the parameters of their signals - the width and average frequency of the spectrum, as well as the type of modulation,

описывают пространственное положение РИО, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута βТ и угла места εТ), векторов наклонных дальностей DT, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γk между векторами скоростей и наклонных дальностей,describe the spatial position of RIO moving uniformly and rectilinearly along trajectories with arbitrary diving angles (cabriages), current values of the angular coordinates (azimuth β T and elevation angle ε T ), slant distance vectors D T , absolute values of velocity vectors V and course values angles γ k between the velocity vectors and slant ranges,

измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов βm, εm угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, какmeasure and store for each of the detected objects the values of the samples β m , ε m of the angular coordinates of the m-th object, calculated relative to the equal-signal directions, as

βmPCH+Δβm, εmPCH+Δεm,β m = β PCH + Δβ m , ε m = ε PCH + Δε m ,

где

Figure 00000009
Figure 00000010
Where
Figure 00000009
Figure 00000010

Figure 00000011
и
Figure 00000012
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов длят m-го объекта;
Figure 00000011
and
Figure 00000012
- signals of angular mismatches from the outputs of the angular discriminators for the m-th object;

Figure 00000013
и
Figure 00000014
- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам
Figure 00000013
and
Figure 00000014
- the values of the coefficients of the linear terms of the expansion of direction-finding characteristics in the Maclaurin series in coordinates

β, ε при выбранных значениях смещений βсм и εсм лучей от равносигнальных направлений,β, ε at the selected values of the displacements β cm and ε cm of rays from equal-signal directions,

селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения,select, using data on the measured parameters of the signals and the angular coordinates, N objects (from the set M) selected for auto tracking,

сглаживают, для снижения шума, значения измеренных угловых координат каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей

Figure 00000015
где
Figure 00000016
- номер наблюдаемого объекта,smooth, to reduce noise, the values of the measured angular coordinates of each object using auto tracking filters, presenting them as averaged dependencies
Figure 00000015
Where
Figure 00000016
- number of the observed object,

формируют для приема сигналов избранных объектов N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об угловых координатах сопровождаемых радиоизлучающих объектов,form for receiving signals of selected objects N single beams, whose guidance in angular coordinates is carried out by control signals generated on the basis of data on the angular coordinates of the accompanying radio-emitting objects,

параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы радиоизлучающих объектов, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒHn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей

Figure 00000017
simultaneously take N rays and process the signals of radio-emitting objects, restore, knowing the type of modulation, the carrier frequencies ущие Hn of the received signals, measure and store the values of their samples, smooth and present the results in the form of averaged dependencies
Figure 00000017

интерполируют усредненные угловые зависимости

Figure 00000018
а также усредненную зависимость
Figure 00000019
получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒH (t), причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов.interpolate averaged angular dependencies
Figure 00000018
as well as the average dependence
Figure 00000019
receiving continuous functions β (t), ε (t) and ƒ H (t), and hereinafter, the index n of the observed object is not indicated - the calculation is carried out for each of N objects.

Согласно изобретению, в заявленном способе:According to the invention, in the claimed method:

используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A1Ak, образованные лучами OAk, участками A1Ak траекторий, где А1, А2, … Ak, … АК - точки на траектории движения РИО, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t1, t2, … tK, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале 0 системы координат Oxyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей DT совпадают с длиной лучей OAk, векторы скоростей V направлены вдоль участков A1Ak траекторий, углы между лучами OAk и отрезками A1Ak являются курсовыми углами γk, а в качестве аналогов УК объектов используют углы ck,1 между векторами наклонных дальностей 0А1 и текущими значениями наклонных дальностей 0Ak, вычисляют величины углов ck,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβk,1, Δεk,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δtk,1=tk-tl, в соответствии с формулойused to estimate the parameters of the movement of objects in space inclined planes 0A 1 A k formed by the rays OA k , sections A 1 A k of the trajectories, where A 1 , A 2 , ... A k , ... A K are the points on the trajectory of the RIO, in which it is located at equally spaced times t 1 , t 2 , ... t K , and an observation point lying outside the trajectory located at the origin 0 of the coordinate system Oxyz, while the moduli of the vectors of the inclined ranges D T coincide with the length of the rays OA k , the velocity vectors V directed along sections A 1 A k of paths, angles between rays OA k and segments A 1 A k are directional angles γ k , and angles c k, 1 between vectors of oblique ranges 0A 1 and current values of oblique ranges 0A k are used as analogues of the UK objects, angles c k, 1 , each of which is a hypotenuse of a spherical right-angled triangle with legs Δβ k, 1 , Δε k, 1 and is equal to the angular size of the projection onto the celestial sphere of the path of the object during the time Δt k, 1 = t k -t l , in accordance with the formula

Figure 00000020
Figure 00000020

где

Figure 00000021
- номера точек А1, А2, … Ak на траектории объекта в моменты времени t=t2, t3, … tk;Where
Figure 00000021
- the numbers of points A 1 , A 2 , ... A k on the trajectory of the object at time t = t 2 , t 3 , ... t k ;

Δβk,i=(βk1)⋅cos[min(εk, ε1)];Δβ k, i = (β k1 ) ⋅cos [min (ε k , ε 1 )];

Δεk,1k1;Δε k, 1 = ε k1 ;

βk=β(tk)β k = β (t k )

εk=ε(tk),ε k = ε (t k ),

извлекают из зависимости ƒH(t) в моменты времени t1, t2, … tk значения ƒHk, вследствие эффекта Доплера равныеthe values of ƒ Hk are extracted from the dependence моменты H (t) at time t 1 , t 2 , ... t k , due to the Doppler effect

Figure 00000022
Figure 00000022

где ƒH0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;where ƒ H0 is the value of the carrier frequency of the signal of the observed object at rest;

ƒДk - доплеровский сдвиг несущей частоты;ƒ Dk - Doppler shift of the carrier frequency;

λ - длина волны сигнала объекта,λ is the wavelength of the signal of the object,

и определяют их приращения на интервалах Δt2,1 и Δt3,1, равныеand determine their increments in the intervals Δt 2,1 and Δt 3,1 equal

Figure 00000023
Figure 00000023

Figure 00000024
Figure 00000024

вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ1, решая которое определяют его предварительное значениеcalculate the magnitude of the ratio of the increments of the carrier, getting the equation relative to the heading angle γ 1 , deciding which determine its preliminary value

Figure 00000025
Figure 00000025

где

Figure 00000026
Where
Figure 00000026

и предварительное значение модуля вектора скорости объектаand preliminary value of the module of the velocity vector of the object

Figure 00000027
Figure 00000027

где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн,where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves,

рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, какcalculate on the basis of the estimates obtained, the preliminary value of the carrier frequency of the signal of the object, conditionally at rest, as

Figure 00000028
Figure 00000028

вычисляют уточненное значение ƒH0 несущей частоты сигнала РИО, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒk,k-1kk-1 и

Figure 00000029
calculate the adjusted value ƒ H0 of the carrier frequency of the RIO signal at rest, as the oscillation frequency of a digital generator controlled by a self-tuning signal generated by comparing the frequency increments Δƒ k, k-1 = ƒ kk-1 and
Figure 00000029

определяют в моменты времени tk и запоминают совместно со значениями углов ck+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒДkkH0 объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒД1 и ƒД2, а также угла с2,1,determined at time t k and stored together with the values of angles c k + 1, k the Doppler frequency shifts of the signals ƒ Дk = ƒ kH0 of the object, the values of the Doppler frequency shifts ƒ D1 and ƒ D2 , as well as the angle from 2 , 1 ,

вычисляют отношение доплеровских сдвиговcalculate the ratio of Doppler shifts

Figure 00000030
Figure 00000030

и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ1, решая которое определяют значениеand get the equation for the inclined heading angle γ 1 , solving which determine the value

Figure 00000031
Figure 00000031

повторяют расчеты значения ctg γ1 для Р моментов времени tk и определяютrepeat the calculation of the values of ctg γ 1 for P times t k and determine

Figure 00000032
Figure 00000032

где k=2, 3, … Р, …, K,where k = 2, 3, ... P, ..., K,

вычисляют усредненное значение величиныcalculate the average value

Figure 00000033
Figure 00000033

а также усредненное значение пространственного курсового углаas well as the average value of the spatial heading angle

Figure 00000034
Figure 00000034

и текущие значения курсовых углов

Figure 00000035
and current heading angle values
Figure 00000035

определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла

Figure 00000036
, величину модуля скорости радиоизлучающего объекта какdetermined using the found average value of the heading angle
Figure 00000036
, the magnitude of the velocity module of the radiating object as

Figure 00000037
Figure 00000037

и длину пути, пройденного объектом между точками траектории A1 и Ak and the length of the path traveled by the object between the points of the trajectory A 1 and A k

Figure 00000038
Figure 00000038

где k=2, 3, …, K,where k = 2, 3, ..., K,

определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A1Ak лучей, исходящих из начала координат под углами ck,1 относительно луча 0А1, и окружностей с центрами

Figure 00000039
хордами которых являются отрезки пути Sk,1, а радиусы равныdetermine the spatial location of the object by the intersection points on the inclined planes 0A 1 A k of the rays emanating from the origin at angles c k, 1 relative to the beam 0A 1 , and circles with centers
Figure 00000039
whose chords are segments of the path S k, 1 , and the radii are equal

Figure 00000040
Figure 00000040

фиксируют центры

Figure 00000041
упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной Rk, проведенных из начала координат под углами ψk относительно луча 0А1 и равныхfix the centers
Figure 00000041
these circles as points at the ends of rays of length R k drawn from the origin at angles ψ k relative to the beam 0A 1 and equal

Figure 00000042
Figure 00000042

вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А1 calculate the value of the slant range in the case of finding the object at point A 1

Figure 00000043
Figure 00000043

значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках Ak траекторииvalues of inclined ranges when the object is located at points A k of the trajectory

Figure 00000044
Figure 00000044

а также значения модуля скорости радиоизлучающего объекта при нахождении его в точках Ak траекторииand also the values of the velocity modulus of the radio-emitting object when it is located at points A k of the trajectory

Figure 00000045
Figure 00000045

осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения,carry out the construction of the trajectories of objects using the measured and calculated values of their angular coordinates, inclined ranges, heading angles and speeds of movement,

определяют величину разности |V|k-|V|1=Δ|V|k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значениемdetermine the difference | V | k - | V | 1 = Δ | V | k, 1 and compare the obtained value with a threshold value

Figure 00000046
Figure 00000046

в случае, когда Δ|V|k,1>|V|n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.in the case when Δ | V | k, 1 > | V | n , note the beginning of the maneuver of the object, and to further construct its trajectory in the next section of its piecewise linear approximation, the course angles, velocities and ranges are repeated using the above formulas.

Техническим результатом, достигаемым в результате создания предлагаемого изобретения, является возможность однопозиционного измерения направлений, скоростей и траекторий движения РИО, перемещающихся в пространстве равномерно прямолинейно в пределах контролируемого сектора с произвольными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования).The technical result achieved as a result of the creation of the present invention is the possibility of a single-position measurement of the directions, speeds and trajectories of the RIO moving in space uniformly rectilinearly within the controlled sector with arbitrary directional angles and diving angles (cabrio).

Предлагаемое изобретение не известно в современной радиотехнике, а также не известны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также имеющих свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, вытекает из них неочевидным образом и, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».The present invention is not known in modern radio engineering, and information sources containing information about similar technical solutions having features similar to those distinguishing the claimed solution from the prototype, as well as having properties that match the properties of the proposed solution, are therefore not known, therefore, that it has significant differences follows from them in an unobvious way and, therefore, meets the criteria of “novelty” and “inventive step”.

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:The invention is illustrated by the following figures:

фигура 1 - геометрии задачи в пространстве с использованием сферической системы координат;figure 1 - the geometry of the problem in space using a spherical coordinate system;

фигура 2 - геометрии задачи на вспомогательной наклонной плоскости;figure 2 - the geometry of the problem on the auxiliary inclined plane;

фигура 3 - схема электрическая структурная системы, реализующей предложенный способ;figure 3 is a diagram of an electrical structural system that implements the proposed method;

фигура 4 - графики зависимостей погрешности определения пространственного курсового угла от величины этого угла;figure 4 - graphs of the dependencies of the error in determining the spatial course angle from the magnitude of this angle;

фигура 5 - графики зависимостей погрешности определения скорости РИО от величины пространственного курсового угла;figure 5 - graphs of the dependencies of the error in determining the speed of the RIO from the magnitude of the spatial course angle;

фигура 6 - графики зависимостей погрешности определения наклонной дальности от величины угла

Figure 00000047
на наклонных плоскостях 0A1Ak.figure 6 - graphs of the dependencies of the error in determining the slant range from the angle
Figure 00000047
on inclined planes 0A 1 A k .

При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность операций.When implementing the proposed method, the following sequence of operations is performed.

1. Применяют для приема радиосигналов ЦАР или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов.1. Apply to receive radio signals the CAR or antenna array with digital signal processing.

2. Формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию W(x, у) Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и ПХ с рабочими зонами ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, линейные на всей ширине моноимпульсной группы лучей за счет специально выбранных в соответствии с методом, изложенным в [3], углов смещения лучей βсм и εсм.2. Generate a space using an antenna array in the aperture weighting function W (x, y) is the Hamming group monopulse beams with a common phase center and working areas with HRP HRP Δβ Δε in azimuth and elevation HRP linear throughout the width of the band monopulse rays due to specially selected in accordance with the method described in [3], the angles of displacement of the rays β cm and ε cm

3. Разбивают заданную область обзора пространства (телесный угол) на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая РСН моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области.3. The given space survey area (solid angle) is divided into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially installing the PCN of a single-pulse group of beams in the centers of these sections, they review this area.

4. Принимают сигналы РИО в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности

Figure 00000048
объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции.4. Receive RIO signals during the observation interval at each section of the partition in a given frequency range, when these signals appear, they detect the entire population
Figure 00000048
objects in the mentioned field of view and determine the parameters of their signals - the width and average frequency of the spectrum, as well as the type of modulation.

5. Описывают пространственное положение РИО, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута βТ и угла места εТ), векторов наклонных дальностей DT, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γk между векторами скоростей и векторами наклонных дальностей (фиг. 1).5. Describe the spatial position of the RIO moving uniformly and rectilinearly along the trajectories with arbitrary diving angles (cabling), the current values of the angular coordinates (azimuth β T and elevation angle ε T ), the vectors of the inclined ranges D T , the absolute values of the velocity vectors V and the values of the course angles γ k between the velocity vectors and the vectors of inclined ranges (Fig. 1).

6. Измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов βm, εm угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как6. Measure and store for each of the detected objects the values of the samples β m , ε m of the angular coordinates of the m-th object, calculated relative to the equal-signal directions, as

Figure 00000049
Figure 00000050
Figure 00000049
Figure 00000050

где

Figure 00000051
Where
Figure 00000051

Figure 00000052
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов для m-го объекта;
Figure 00000052
- signals of angular mismatches from the outputs of the angular discriminators for the m-th object;

Figure 00000053
- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях смещений βсм и εсм лучей от равносигнальных направлений.
Figure 00000053
- the values of the coefficients of the linear terms of the expansion of direction-finding characteristics in the Maclaurin series in the coordinates β, ε for the selected values of the displacements β cm and ε cm of the rays from the equal signal directions.

7. Селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения.7. Select, using data on the measured signal parameters and angular coordinates, N objects (from the set M) selected for auto tracking.

8. Сглаживают значения измеренных УК каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей

Figure 00000054
Figure 00000055
где
Figure 00000056
- номер наблюдаемого объекта.8. Smooth the values of the measured CM of each object using auto tracking filters, presenting them as averaged dependencies
Figure 00000054
Figure 00000055
Where
Figure 00000056
- number of the observed object.

9. Для приема сигналов избранных объектов формируют в пространстве дополнительно N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об УК сопровождаемых РИО.9. To receive the signals of the selected objects, an additional N single beams are formed in space, the guidance of which in angular coordinates is carried out by control signals generated on the basis of data on the criminal code followed by the RIO.

10. Параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы РИО, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒHn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей

Figure 00000057
10. At the same time, they receive N rays and process RIO signals, reconstruct, knowing the type of modulation, the carrier frequencies ƒ Hn of the received signals, measure and store the values of their samples, smooth and present the results in the form of averaged dependencies
Figure 00000057

11. Интерполируют усредненные угловые зависимости

Figure 00000058
а также усредненную зависимость
Figure 00000059
получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒH(t) причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов.11. Interpolate the average angular dependencies
Figure 00000058
as well as the average dependence
Figure 00000059
receiving continuous functions β (t), ε (t) and ƒ H (t), and hereinafter, the index n of the observed object is not indicated - the calculation is carried out for each of N objects.

12. Используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A1Ak, образованные лучами OAk, участками A1Ak траекторий, где А1, А2, … Ak, … АК - точки на траектории движения РИО, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t1, t2, … tK, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале 0 системы координат 0xyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей DT совпадают с длиной лучей OAk, векторы скоростей V направлены вдоль участков A1Ak траекторий, углы между лучами OAk и отрезками A1Ak являются курсовыми углами γk, а в качестве аналогов УК объектов используют углы ck,1 между векторами наклонных дальностей 0A1 и текущими значениями наклонных дальностей 0Ak (фиг. 2).12. Use for estimating the parameters of the movement of objects in space inclined planes 0A 1 A k formed by the rays OA k , sections A 1 A k of the trajectories, where A 1 , A 2 , ... A k , ... A K are the points on the trajectory of the RIO, in which it is located at equally spaced instants of time t 1 , t 2 , ... t K , and an observation point lying outside the trajectory located at the origin 0 of the coordinate system 0xyz, while the moduli of the vectors of the inclined ranges D T coincide with the length of the rays OA k , vectors velocities V are directed along sections A 1 A k of trajectories, the angles between the rays OA k and segments A 1 A k are directional angles γ k , and angles c k, 1 between the vectors of inclined ranges 0A 1 and the current values of inclined ranges 0A k are used as analogues of the criminal objects objects (Fig. 2).

13. Вычисляют величины углов ck,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβk,1, Δεk,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δtk,1=tk-t1, в соответствии с формулой13. The values of the angles c k, 1 , each of which is the hypotenuse of a spherical right-angled triangle with legs Δβ k, 1 , Δε k, 1, are calculated and equal to the angular size of the projection onto the celestial sphere of the object’s path for the time Δt k, 1 = t k -t 1 , in accordance with the formula

Figure 00000060
Figure 00000060

где

Figure 00000061
- номера точек А1, А2, … Ak на траектории объекта в моменты времени t=t2, t3, … tk,Where
Figure 00000061
- the numbers of points A 1 , A 2 , ... A k on the trajectory of the object at time t = t 2 , t 3 , ... t k ,

Δβk,1=(βk1)⋅cos[min(εk, ε1)];Δβ k, 1 = (β k1 ) ⋅cos [min (ε k , ε 1 )];

Δεk,1k1;Δε k, 1 = ε k1 ;

βk=β(tk);β k = β (t k );

εk=ε(tk).ε k = ε (t k ).

14. Извлекают из зависимости ƒH(t) в моменты времени t1, t2, … tk значения ƒHk, вследствие эффекта Доплера равные14. The values of ƒ Hk are extracted from the dependence ƒ H (t) at time instants t1, t 2 , ... t k , due to the Doppler effect

Figure 00000062
Figure 00000062

где ƒH0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;where ƒ H0 is the value of the carrier frequency of the signal of the observed object at rest;

ƒДk - доплеровский сдвиг несущей частоты;ƒ Dk - Doppler shift of the carrier frequency;

λ - длина волны сигнала объекта,λ is the wavelength of the signal of the object,

и определяют их приращения на интервалах Δt2,1 и Δt3,1, равныеand determine their increments in the intervals Δt 2,1 and Δt 3,1 equal

Figure 00000063
Figure 00000064
Figure 00000063
Figure 00000064

15. Вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ1, решая которое определяют его предварительное значение15. Calculate the ratio of the increments of the carrier, getting the equation relative to the heading angle γ 1 , deciding which determine its preliminary value

Figure 00000065
Figure 00000065

где

Figure 00000066
Where
Figure 00000066

и предварительное значение модуля вектора скорости объектаand preliminary value of the module of the velocity vector of the object

Figure 00000067
Figure 00000067

где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves.

16. Рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, как16. Based on the obtained estimates, the preliminary value of the carrier frequency of the signal of an object conditionally at rest is calculated, as

Figure 00000068
Figure 00000068

17. Вычисляют уточненное значение ƒH0 несущей частоты сигнала РИО, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒk,k-1kk-1 и

Figure 00000069
17. The updated value ƒ H0 of the carrier frequency of the RIO signal, which is at rest, is calculated as the oscillation frequency of a digital generator controlled by a self-tuning signal generated by comparing the frequency increments Δƒ k , k-1 = ƒ kk-1 and
Figure 00000069

18. Определяют в моменты времени tk и запоминают совместно со значениями углов ck+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒДкkH0 радиоизлучающего объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒД1 и ƒД2, а также угла с2,1.18. Determine at times t k and remember together with the values of angles c k + 1, k the Doppler frequency shifts of the signals ƒ Дк = ƒ kH0 of the radio-emitting object, the values of the Doppler frequency shifts ƒ D1 and ƒ D2 are extracted from the memory, and angle from 2.1 .

19. Вычисляют отношение доплеровских сдвигов19. Calculate the ratio of Doppler shifts

Figure 00000070
Figure 00000070

и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ1, решая которое определяют значениеand get the equation for the inclined heading angle γ 1 , solving which determine the value

Figure 00000071
Figure 00000071

20. Повторяют расчеты ctg γ1 для Р моментов времени tk и определяют20. Repeat the calculations ctg γ 1 for P times t k and determine

Figure 00000072
Figure 00000072

где k=2, 3, … Р, … K,where k = 2, 3, ... P, ... K,

вычисляют усредненное значение величиныcalculate the average value

Figure 00000073
Figure 00000073

а также усредненное значение пространственного курсового углаas well as the average value of the spatial heading angle

Figure 00000074
Figure 00000074

и текущие значения курсовых угловand current heading angle values

Figure 00000075
Figure 00000075

21. Определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла

Figure 00000076
величину модуля скорости РИО как21. Determine using the found average value of the heading angle
Figure 00000076
the magnitude of the RIO velocity modulus as

Figure 00000077
Figure 00000077

и длину пути, пройденного объектом между точками траектории А1 и Ak and the length of the path traveled by the object between the points of the trajectory A 1 and A k

Figure 00000078
Figure 00000078

где k=2, 3, … K.where k = 2, 3, ... K.

22. Определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A1Ak лучей, исходящих из начала координат под углами ck,1 относительно луча 0А1, и окружностей с центрами

Figure 00000079
хордами которых являются отрезки пути Sk,1, а радиусы равны22. The spatial location of the object is determined by the intersection points on the inclined planes 0A 1 A k of the rays emanating from the origin at angles c k, 1 relative to the beam 0A 1 , and circles with centers
Figure 00000079
whose chords are segments of the path S k, 1 , and the radii are equal

Figure 00000080
Figure 00000080

и фиксируют центры

Figure 00000081
упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной Rk, проведенных из начала координат под углами ψk относительно луча 0А1 (фиг. 2), равных
Figure 00000082
and fix the centers
Figure 00000081
the said circles as points at the ends of the rays of length R k drawn from the origin at angles ψ k relative to the beam 0A 1 (Fig. 2) equal to
Figure 00000082

23. Вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А1 23. The value of the slant range is calculated if the object is at point A 1

Figure 00000083
Figure 00000083

значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках Ak траекторииvalues of inclined ranges when the object is located at points A k of the trajectory

Figure 00000084
Figure 00000084

а также значения модуля скорости РИО при нахождении его в точках Ak траекторииas well as the values of the RIO velocity modulus when it is located at points A k of the trajectory

Figure 00000085
Figure 00000085

24. Осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения.24. Carry out the construction of the trajectories of objects using the measured and calculated values of their angular coordinates, inclined ranges, heading angles and speed.

25. Определяют величину разности |V|k-|V|1=Δ|V|k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значением25. Determine the magnitude of the difference | V | k - | V | 1 = Δ | V | k, 1 and compare the obtained value with a threshold value

Figure 00000086
Figure 00000086

26. В случае, когда Δ|V|k,1>|V|n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.26. In the case when Δ | V | k, 1 > | V | n , note the beginning of the maneuver of the object, and to further construct its trajectory in the next section of its piecewise linear approximation, the course angles, velocities and ranges are repeated using the above formulas.

После этого осуществляют построение траектории РИО в пространстве на всем интервале наблюдения, используя измеренные и рассчитанные значения УК, дальности, скорости и курсовых углов, при необходимости осуществляя пересчет координат в цилиндрическую или декартовую систему.After that, the RIO trajectory is constructed in space over the entire observation interval, using the measured and calculated values of CC, range, speed and heading angles, if necessary, recalculating the coordinates into a cylindrical or Cartesian system.

Так как вышеприведенные операции угломерно-доплеровского способа локации реализуются в процессе перемещения РИО относительно неподвижного пассивного измерителя, то этот способ является инверсно-кинематическим, величина пути Sk,1 - псевдобазой, а лучи 0Ak и окружности с центрами

Figure 00000087
- линиями положения.Since the above operations of the goniometric-Doppler method of location are realized in the process of moving the RIO relative to the stationary passive meter, this method is inverse kinematic, the path value S k, 1 is a pseudo-base, and the rays 0A k and circles with centers
Figure 00000087
- lines of position.

Примером реализации предложенного способа является пассивная однопозиционная угломерно-доплеровская РЛС, структурная схема которой приведена на фиг. 3, где приняты следующие обозначения:An example of the implementation of the proposed method is a passive one-position goniometer-Doppler radar, the structural diagram of which is shown in FIG. 3, where the following notation is accepted:

1 - антенное полотно цифровой антенной решетки (АП ЦАР), каналы которого содержат антенные элементы, малошумящие усилители (МШУ) и АЦП;1 - antenna fabric of a digital antenna array (AP CAR), the channels of which contain antenna elements, low noise amplifiers (LNA) and ADC;

2 - блок умножителей и маршрутизатор потока данных (БУМПД);2 - a block of multipliers and a data stream router (BUMPD);

3 - диаграммообразующее устройство пеленгатора (ДОУ Пл);3 - chart-forming device direction finder (DOU Pl);

4 - блок обнаружения и измерения параметров сигналов (БОИПС);4 - block detection and measurement of signal parameters (BOIPS);

5 - устройство управления (УУ);5 - control device (UE);

6 - устройство запоминания отсчетов весовой функции (УЗОВФ);6 - a device for storing samples of the weight function (UZVF);

7 - вычислитель пеленгационной характеристики (ВПХ);7 - calculator direction finding characteristics (VPH);

8 - вычислитель оптимального угла смещения максимумов ДН от РСН и коэффициентов разложения функции, описывающей ПХ (ВУСКР);8 - calculator of the optimal angle of displacement of the maxima of the ND from the RSN and the decomposition coefficients of the function that describes the HR (VUSKR);

91, …, 9N - блоки автосопровождения по угловым координатам (БАСУК);9 1 , ..., 9 N - auto tracking blocks in angular coordinates (BASUK);

101, …, 10N - диаграммообразующие устройства каналов приема сигналов (ДОУ Пр);10 1 , ..., 10 N - beam-forming devices of signal reception channels (DOU Pr);

111, …, 11N - устройства приема и восстановления несущих частот (УПВН);11 1 , ..., 11 N - device reception and restoration of carrier frequencies (UPVN);

121, …, 12N - вычислители приращений несущих частот (ВПНЧ);12 1 , ..., 12 N - calculators of increments of the carrier frequencies (HPLC);

131, …, 13N - вычислители углов на наклонных плоскостях (ВУНП);13 1 , ..., 13 N - angle calculators on inclined planes (VUNP);

14 - устройство синхронизации (УС);14 - synchronization device (CSS);

151, … 15N - вычислители оценочных значений курсовых углов, скоростей и несущих частот (ВОКУСНЧ);15 1 , ... 15 N - calculators of estimated values of heading angles, speeds and bearing frequencies (VOKUSNCH);

161, …, 16N - вычислители уточненных значений несущих частот (ВУЗНЧ);16 1 , ..., 16 N - calculators of the adjusted values of the carrier frequencies (VUZNCH);

171, …, 17N - вычислители доплеровских сдвигов несущих частот (ВДСНЧ);17 1 , ..., 17 N - calculators of Doppler shifts of carrier frequencies (VDSF);

181, …, 18N - вычислители усредненных значений курсовых углов (ВУЗКУ);18 1 , ..., 18 N - calculators of averaged course angle values (VUZKU);

191, … 19N - вычислители скоростей и наклонных дальностей (ВСД);19 1 , ... 19 N - speed and inclined range calculators (VVD);

20 - построитель траекторий (ПТ).20 - trajectory builder (PT).

Здесь использованы сокращения: ВМ - вид модуляции, ИД - исходные данные, КУ - команда управления, ПД - поток данных, СУ - сигнал управления, Тр - траектории, УК -угловые координаты.The abbreviations used here are: VM - type of modulation, ID - source data, KU - control command, PD - data stream, SU - control signal, Tr - trajectories, UK - angular coordinates.

Пассивная однопозиционная угломерно-доплеровская РЛС содержит (фиг. 2) АП ЦАР 1, в которое входят антенные элементы, МШУ и АЦП, и соединенный с ним линиями передачи 1…G БУМПД 2. Первый выход БУМПД 2 подключен к ДОУ Пл 3 (вход ПД), первый (суммарный) выход которого соединен со входом БОИПС 4, выход которого подключен к первому входу УУ 5. К шестому входу УУ 5 подключен первый выход УЗОВФ 6, подключенный также к первому входу ВПХ 7. Одиннадцатый выход УУ 5 соединен со входом УЗОВФ 6, а двенадцатый выход - с третьим входом ВПХ 7. Второй выход УЗОВФ 6 соединен со вторым входом ВПХ 7, выход которого соединен со входом ВУСКР 8, а выход ВУСКР 8 подключен к седьмому входу УУ 5.The passive one-position goniometric-Doppler radar contains (Fig. 2) AP CAR 1, which includes antenna elements, LNA and ADC, and connected to it by transmission lines 1 ... G BUMPD 2. The first output of BUMPD 2 is connected to the DOU Pl 3 (PD input ), the first (total) output of which is connected to the input of BOIPS 4, the output of which is connected to the first input of UU 5. The sixth input of UU 5 is connected to the first output of UZVF 6, which is also connected to the first input of VHF 7. The eleventh output of UU 5 is connected to the input of UZVF 6, and the twelfth output - with the third input of the water supply complex 7. The second output of UZVF 6 is connected to the second input of the VPH 7, the output of which is connected to the input VUSKR 8, and the output VUSKR 8 is connected to the seventh input of the SU 5.

Второй выход ДОУ Пл 3 (разностный) соединен со вторым входом УУ 5, шестой и седьмой выходы которого подключены ко входам соответственно БАСУК 9N и БАСУК 91. Первый выход УУ 5 соединен с отдельным управляющим входом БУМПД 2, а второй и третий выходы УУ 5 - соответственно с первым и вторым отдельными входами ДОУ Пл 3. Четвертый выход УУ 5 подключен к отдельному входу ДОУ Пр 10N, а десятый выход УУ 5 - к отдельному входу ДОУ Пр 101. Входы ПД устройств от ДОУ Пр 101 по ДОУ Пр 10N соединены соответственно с выходами от второго по N-го БУМПД 2, а выходы ДОУ Пр 101 и ДОУ Пр 10N - с первыми входами соответственно УПВН 111 и УПВН 11N, ко вторым входам которых подключен пятый выход УУ 5.The second output of DOU Pl 3 (differential) is connected to the second input of UU 5, the sixth and seventh outputs of which are connected to the inputs of BASUK 9 N and BASUK 9 1, respectively. The first output of UU 5 is connected to a separate control input of BUMPD 2, and the second and third outputs of UU 5 are connected to the first and second separate inputs of DOU Pl 3, respectively. The fourth output of UU 5 is connected to a separate input of DOU Pr 10 N , and the tenth output of UU 5 to a separate entrance of the preschool educational institution Pr 10 1 . The inputs of the PD devices from the DOU Pr 10 1 to the DOU Pr 10 N are connected respectively with the outputs from the second to the N-th BUMPD 2, and the outputs of the DOU Pr 10 1 and the DOU Pr 10 N are connected to the first inputs of the UPVN 11 1 and UPVN 11 N , respectively to the second inputs of which the fifth output of UU 5 is connected.

Выход БАСУК 91 подключен к первому входу ВУНП 131 и третьему входу УУ 5, а выход БАСУК 9N - к первому входу ВУНП 13N и четвертому входу УУ 5. Восьмой выход УУ 5 соединен со входом УС 14, девятый выход УУ 5 - с третьим входом ПТ 20, а пятый вход УУ 5 - с выходом ПТ 20.The output of BASUK 9 1 is connected to the first input of VUNP 13 1 and the third input of UU 5, and the output of BASUK 9 N is connected to the first input of VUNP 13 N and the fourth input of UU 5. The eighth output of UU 5 is connected to the input of US 14, the ninth output of UU 5 is with the third input of the PT 20, and the fifth input of UU 5 - with the output of the PT 20.

В состав РЛС введены вновь ВОКУСНЧ 151 … ВОКУСНЧ 15N, ВУЗНЧ 161… ВУЗНЧ 16N, ВДСНЧ 171 … ВДСНЧ 17N, ВУЗКУ 181 … ВУЗКУ 18N и ВСД 191 … ВСД 19N.VOKUSNCH 15 1 ... VOKUSNCH 15 N , HIGH SCHOOL 16 1 ... HIGH SCHELD 16 N , VDSHCH 17 1 ... VDSHCH 17 N , HIGH SCHOOL 18 1 ... HIGH SCHOOL 18 N and VSD 19 1 ... VSD 19 N.

Выход УПВН 111 подключен к первому входу ВПНЧ 121 и третьему входу ВДСНЧ 171, а выход УПВН 11N - к первому входу ВПНЧ 12N и третьему входу ВДСНЧ 17N. Выход ВПНЧ 121 подключен к первому входу ВОКУСНЧ 151, а выход ВПНЧ 12N - к первому входу ВОКУСНЧ 15N. Выход ВУНП 131 подключен к третьему входу ВОКУСНЧ 151, а выход ВУНП 13N - к третьему входу ВОКУСНЧ 15N. Выход УС 14 соединен со вторыми входами ВПНЧ 121, … ВПНЧ 12N, ВУНП 131 … ВУНП 13N, ВОКУСНЧ 151 … ВОКУСНЧ 15N, ВУЗНЧ 161 … ВУЗНЧ 16N, ВДСНЧ 171… ВДСНЧ 17N, ВУЗКУ 181 … ВУЗКУ 18N, ВСД 191 … ВСД 19N и ПТ 20. При этом выход ВОКУСНЧ 151 … ВОКУСНЧ 15N подключен к первому входу соответственно ВУЗНЧ 161… ВУЗНЧ 16N, а выход ВУЗНЧ 161… ВУЗНЧ 16N - к первому входу ВДСНЧ 171 … ВДСНЧ 17N и третьему входу ВСД 191… ВСД 19N.The output of the UPVN 11 1 is connected to the first input of the HPLF 12 1 and the third input of the HPLF 17 1 , and the output of the UPVN 11 N to the first input of the HPLF 12 N and the third input of the HPLF 17 N. The output of the HPLC 12 1 is connected to the first input of the VOKUSNCh 15 1 , and the output of the HPLC 12 N is connected to the first input of the VOKUSCh 15 N. The output of VUNP 13 1 is connected to the third input of VOKUSNCh 15 1 , and the output of VUNP 13 N is connected to the third input of VOKUSNCh 15 N. Yield FF 14 is connected to second inputs VPNCH 12 1, ... VPNCH 12 N, VUNP 13 1 ... VUNP 13 N, VOKUSNCH 15 1 ... VOKUSNCH 15 N, VUZNCH 16 1 ... VUZNCH 16 N, VDSNCH 17 1 ... VDSNCH 17 N, VUZKU 18 1 ... HIGH SCHOOL 18 N , VSD 19 1 ... VSD 19 N and FET 20. Moreover, the output VOKUSNCh 15 1 ... VOKUSNCh 15 N is connected to the first input, respectively HIGH SCHOOL 16 1 ... HIGH SCHOOL 16 N , and the output HIGH SCHOOL 16 1 ... HIGH SCHOOL 16 N - to the first input of the VDSF 17 1 ... VDSF 17 N and the third input of the VDS 19 1 ... VDS 19 N.

Выход ВДСНЧ 171 … ВДСНЧ 17N подключен к первому входу соответственно ВУЗКУ 181 … ВУЗКУ 18N, а выход ВУЗКУ 181 … ВУЗКУ 18N - к первому входу ВСД 191 … ВСД 19N и ПТ20 (входы 1-1 … 1-N). Выход ВСД 191 … ВСД 19N также подключен к ПТ 20 (входы 1 … N).The output of VDSKh 17 1 ... VDSKh 17 N is connected to the first input, respectively, HIGH SCHOOL 18 1 ... HIGH SCHOOL 18 N , and the output of HIGH SCHOOL 18 1 ... HIGH SCHOOL 18 N is connected to the first input of the VSD 19 1 ... VSD 19 N and ПТ20 (inputs 1-1 ... 1 -N). The output of the VSD 19 1 ... VSD 19 N is also connected to the PT 20 (inputs 1 ... N).

Выходом системы является тринадцатый выход УУ 5.The system output is the thirteenth output of UU 5.

РЛС работает следующим образом. После включения электропитания антенные элементы цифровой антенной решетки из состава АП ЦАР 1 принимают радиосигналы РИО, приходящие из заданной области обзора пространства (телесного угла), которые далее усиливаются, преобразуются на промежуточную частоту и подвергаются аналого-цифровому преобразованию. С выходов АП ЦАР 1 отсчеты смеси сигналов РИО и шумов поступают на входы блока умножителей и маршрутизатор потока данных БУМПД 2, где осуществляется их весовая обработка путем умножения на отсчеты функции W(x, у) Хэмминга, которые поступают в БУМПД 2 с первого выхода устройства управления УУ 5. Эти отсчеты извлекаются из УЗОВФ 6 (выход 1) по команде, поступающей в УЗОВФ 6 из УУ 5 (выход 11).The radar operates as follows. After turning on the power, the antenna elements of the digital antenna array from the AP CAR 1 receive RIO radio signals coming from a given field of view of the space (solid angle), which are further amplified, converted to an intermediate frequency and subjected to analog-to-digital conversion. From the outputs of the AP CAR 1, the samples of the mixture of RIO signals and noise are fed to the inputs of the multiplier unit and the BUMPD 2 data stream router, where they are weighted by multiplying by the samples of the W (x, y) Hamming function, which are received in the BUMPD 2 from the first output of the device control UU 5. These samples are extracted from UZVF 6 (output 1) by the command received in UZOF 6 from UU 5 (output 11).

С выходов шины БУМПД 2 потоки данных поступают на диаграммообразующее устройство пеленгатора ДОУ Пл 3 и на диаграммообразующие устройства каналов приема сигналов ДОУ Пр 101…ДОУ Пр 10N. В ДОУ Пл 3 формируют моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром, состоящую из двух пар смещенных на углы βсм и εсм парциальных лучей в азимутальной и угломестной плоскостях и суммарного луча. Углы βсм и εсм определяются путем предварительного моделирования процесса приема и обработки сигналов амплитудного суммарно-разностного пеленгатора, с использованием задаваемых параметров ЦАР, в ВПХ 7 и ВУСКР 8, откуда они поступают на седьмой вход УУ 5. После этого в ВПХ 7 и ВУСКР 8 производится расчет рабочих зон ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, в пределах которых обеспечивается линейность пеленгационных характеристик с ошибкой, не превышающей 0,01 ширины ДН по уровню половинной мощности, и коэффициентов

Figure 00000088
линейных частей разложений ПХ в ряды Маклорена.From the outputs of the BUMPD 2 bus, the data flows to the beam-forming device of the DOW Pl 3 direction finder and to the beam-forming devices of signal reception channels DOW Pr 10 1 ... DOW Pr 10 N. In DOU Pl 3 a monopulse group of rays with a common phase center is formed, consisting of two pairs of partial rays shifted by β cm and ε cm angles in the azimuthal and elevation planes and the total beam. The angles β cm and ε cm are determined by preliminary modeling the process of receiving and processing the signals of the amplitude total-difference direction finder, using the CAR parameters, in VPH 7 and VUSKR 8, from where they arrive at the seventh input of VU 5. After that, in VPH 7 and VUSKR 8, the calculation of the working areas Δβ HR in azimuth and Δε HR in elevation, within which linearity of direction-finding characteristics is provided with an error not exceeding 0.01 of the beam width at half power level, and the coefficients
Figure 00000088
linear parts of decompositions of HRP in Maclaurin series.

В устройстве управления УУ 5 формируются сигналы управления СУ и наборы фазовых распределений W, использование которых позволяет с помощью ДОУ Пл 3 осуществить обзор заданной области пространства за счет последовательной установки РСН МГЛ в центры рабочих зон ΔβПХ и ΔεПХ. В процессе обзора принимают сигналы РИО по суммарному каналу, и в БОИПС 4 производят спектральный анализ заданного диапазона частот, обнаружение всей совокупности М сигналов РИО и измерение в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения их параметров: значений средних частот спектра, ширины спектров и видов модуляции сигналов. В ДОУ Пл 3 для каждого из обнаруженных сигналов осуществляют определение значений отсчетов относительно РСН угловых координат Δβm и Δεm путем решения линейных уравненийIn the control unit of control unit 5, control signals of the control system and sets of phase distributions W are generated, the use of which allows using the DOU Pl 3 to review a given area of space due to the sequential installation of RSL MGL in the centers of the working areas Δβ PX and Δε PX . In the process of the survey, RIO signals are received over the total channel, and spectroscopic analysis of a given frequency range is carried out in BOIPS 4, detection of the entire set of M RIO signals and measurement during the observation interval at each section of the partition of their parameters: average frequencies of the spectrum, spectral widths and types of modulation signals. In DOU Pl 3 for each of the detected signals, the values of the samples relative to the RSN of the angular coordinates Δβ m and Δε m are determined by solving linear equations

Figure 00000089
Figure 00000089

иand

Figure 00000090
Figure 00000090

где

Figure 00000091
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов.Where
Figure 00000091
- signals of angular mismatches from the outputs of angular discriminators.

Полученные данные передают в УУ 5, где на их основе селектируют N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения, и вычисляют значения их УК в виде суммThe obtained data is transferred to UU 5, where N objects (from the set of M) selected for auto tracking are selected on their basis, and their UK values are calculated in the form of sums

βтек n(ti)=βPCH n +Δβn β tech n (t i ) = β PCH n + Δβ n

εтек n(ti)=εPCH n+Δεn,ε tech n (t i ) = ε PCH n + Δε n ,

где

Figure 00000092
- номер наблюдаемого объекта.Where
Figure 00000092
- number of the observed object.

Полученные значения угловых координат сглаживаются в блоках автосопровождения по угловым координатам БАСУК 91 … БАСУК 9N, а затем вновь поступают в УУ 5, где по их усредненным значениям

Figure 00000093
формируются наборы фазовых распределений полей в раскрыве ЦАР, которые используются в диаграммообразующих устройствах каналов приема сигналов ДОУ Пр 101 … ДОУ Пр 10N для формирования N одиночных ДН приема сигналов выбранных объектов. Отсчеты смеси сигналов РИО и шумов с выходов ДОУ Пр 101 … ДОУ Пр 10N поступают в устройства приема и восстановления несущих частот УПВН 111 … УПВН 11N, в которых осуществляют их согласованную с видом спектра фильтрацию и восстанавливают на основе известного вида модуляции, а затем фильтруют с помощью систем фазовой автоподстройки частоты их несущие частоты, образуя усредненные зависимости
Figure 00000094
The obtained values of the angular coordinates are smoothed out in the automatic tracking blocks along the angular coordinates BASUK 9 1 ... BASUK 9 N , and then again go to UU 5, where according to their average values
Figure 00000093
sets of phase distributions of fields in the CAR opening are formed, which are used in diagram-forming devices of signal reception channels DOW Pr 10 1 ... DOW Pr 10 N to form N single signal reception paths of selected objects. The samples of the mixture of RIO signals and noise from the outputs of the DOU Pr 10 1 ... DOU Pr 10 N are received in the receiving and recovery carrier frequencies of the UPVN 11 1 ... UPVN 11 N , in which they are filtered and reconstructed based on the known type of spectrum, and then their carrier frequencies are filtered using phase-locked loop systems, forming averaged dependencies
Figure 00000094

Далее, считая движение сопровождаемых объектов на интервале времени Δtk,1=tk-t1 равномерно-прямолинейным со всеми возможными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования), для каждого РИО в вычислителях углов на наклонных плоскостях ВУНП 131 … ВУНП 13N определяются, под управлением устройства синхронизации УС 14, с использованием формулы (3), углы ck,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβk,1 и Δεk,1 равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δtk,l=tk-t1, а в вычислителях приращений несущих частот ВПНЧ 121 … ВПНЧ 12N - значения на тех же интервалах времени приращений несущих ΔƒHk,1 по формулам (5,6), обусловленные эффектом Доплера.Further, considering the movement of the accompanied objects on the time interval Δt k, 1 = t k -t 1 uniformly rectilinear with all possible directional angles and diving angles (cabrio), for each RIO in angle calculators on inclined planes VUNP 13 1 ... VUNP 13 N determined, under the control of the synchronization device US 14, using formula (3), the angles c k, 1 , each of which is the hypotenuse of a spherical right triangle with legs Δβ k, 1 and Δε k, 1 is equal to the angular size of the projection onto the celestial sphere of the path of the object during the time Δt k, l = t k -t 1 and in calculators of increments of the carrier frequencies of the HPLF 12 1 ... HPLF 12 N are the values at the same time intervals of the increments of the carriers Δƒ Hk, 1 according to formulas (5.6), due to the Doppler effect.

Результаты расчетов величин углов ck,1 и приращений несущих ΔƒHk,1 поступают в ВОКУСНЧ 151 … ВОКУСНЧ 15N, в которых, в соответствии с формулами (7-9), осуществляются расчеты предварительных значений курсовых углов

Figure 00000095
модулей векторов скоростей |V|П объектов и предварительных значений несущих частот
Figure 00000096
сигналов РИО, находящихся в покое. С использованием значений
Figure 00000097
в ВУЗНЧ 161 … ВУЗНЧ 16N рассчитываются уточненные значения ƒH0 несущих частот сигналов РИО, находящихся в покое. В ВДСНЧ 171 … ВДСНЧ 17N и ВУЗКУ 181 … ВУЗКУ 18N определяются, в соответствии с формулами (10-15), величины усредненных значений пространственных курсовых углов
Figure 00000098
и значения текущих курсовых углов γk. Далее в ВСД 191 … ВСД 19N с использованием значений ΔƒД,
Figure 00000099
определяются значения модулей скоростей |V|k и наклонных дальностей Dk при нахождении объектов в точках Ak их траекторий, определяют величины разности |V|k-|V|1=Δ|V|k,1, производят их сравнение с пороговыми значениями Δ|V|n и в случае, когда Δ|V|k,1>|V|n, констатируют начало маневра объекта.The calculation results of the angles c k, 1 and the increments of the carriers Δƒ Hk, 1 are received in VOKUSNCH 15 1 ... VOKUSNCH 15 N , in which, in accordance with formulas (7-9), the preliminary values of the course angles are calculated
Figure 00000095
velocity vector modules | V | P objects and preliminary values of carrier frequencies
Figure 00000096
RIO signals at rest. Using values
Figure 00000097
at VUZCh 16 1 ... VUZCh 16 N, the updated values ƒ H0 of the carrier frequencies of the RIO signals at rest are calculated. In VDSHC 17 1 ... VDSHC 17 N and HIGH SCHOOL 18 1 ... HIGH SCHOOL 18 N are determined, in accordance with formulas (10-15), the values of the averaged values of the spatial course angles
Figure 00000098
and values of current heading angles γ k . Further, in the VSD 19 1 ... VSD 19 N using the values Δƒ D ,
Figure 00000099
the velocity moduli | V | k and inclined ranges D k when finding objects at points A k of their trajectories, determine the difference | V | k - | V | 1 = Δ | V | k, 1 , they are compared with threshold values Δ | V | n and in the case when Δ | V | k, 1 > | V | n , state the beginning of the maneuver of the object.

После этого в ПТ 20 осуществляют построение траекторий РИО в течение всего времени наблюдения, используя измеренные и рассчитанные значения УК, скоростей и курсовых углов, а в случае обнаружения маневра объекта осуществляют повторные расчеты по вышеприведенным формулам. Результаты выдаются потребителям через УУ 5.After that, at PT 20, RIO trajectories are built over the entire observation time using the measured and calculated values of CC, velocities and heading angles, and if an object maneuver is detected, repeated calculations are performed according to the above formulas. The results are issued to consumers through UU 5.

Реализация предложенной РЛС на базе имеющихся заделов по созданию ЦАР и устройств цифровой обработки сигналов не встретит существенных трудностей.Implementation of the proposed radar based on the existing backlogs on the creation of the Central African Republic and digital signal processing devices will not meet significant difficulties.

Оценку точности измерения параметров движения РИО предложенным способом УДЛ в зависимости от погрешностей измерения первичных параметров - угловых координат объектов и доплеровских сдвигов частоты излучаемых ими сигналов - произведем на основании теоремы о линеаризации функции нескольких случайных аргументов, считая, что указанные погрешности подчиняются нормальному закону распределения и являются некоррелированными.We estimate the accuracy of measuring the parameters of the RIO motion by the proposed UDL method depending on the measurement errors of the primary parameters — the angular coordinates of the objects and the Doppler frequency shifts of the signals emitted by them — based on the linearization theorem of the function of several random arguments, assuming that these errors obey the normal distribution law and are uncorrelated.

Методы цифровой обработки сигналов позволяют производить измерения их частотных и временных параметров с относительной погрешностью не хуже 10-5…10-7, в то время как относительные погрешности измерения УК даже при использовании антенных систем с большой апертурой находятся в пределах 10-2…10-4. Поэтому основной вклад в ошибки измерения параметров движения РИО вносят погрешности измерения их УК. Так как пересчеты УК РИО в углы ck,1 на наклонной плоскости 0А1АК не вносят ошибок, то оценки погрешностей измерения параметров движения РИО по предложенному способу УДЛ будем искать в функциональной зависимости от углов ck,1 на наклонной плоскости, что эквивалентно реальному расчету параметров движения объекта в пространстве.Digital signal processing methods allow measuring their frequency and time parameters with a relative error of no worse than 10 -5 ... 10 -7 , while the relative measurement errors of the AC even when using antenna systems with a large aperture are in the range 10 -2 ... 10 - 4 . Therefore, the main contribution to the measurement errors of the parameters of the RIO motion is made by the errors of measuring their UK. Since the recalculations of the RIO CC into angles c k, 1 on the inclined plane 0А 1 А К do not introduce errors, we will look for error estimates for measuring the parameters of the RIO motion according to the proposed UDL in the functional dependence on the angles c k, 1 on the inclined plane, which is equivalent real calculation of the motion parameters of the object in space.

В предложенном способе УДЛ усредненное значение пространственного курсового угла при нахождении объекта в точке А1 (см. фиг. 1) определяется выражением (14) и составляетIn the proposed method of DDL, the average value of the spatial heading angle when the object is located at point A 1 (see Fig. 1) is determined by expression (14) and is

Figure 00000100
Figure 00000100

в котором К-тое значение котангенса угла γ1 связано со значениями углов ck+1,1 на наклонной плоскости и доплеровских сдвигов частоты формулой (12), а индекс К определяет номер измерений параметров угла ck+1,1 на наклонной плоскости и частоты ƒДK+1.in which the Kth value of the cotangent of the angle γ 1 is associated with the values of the angles c k + 1,1 on the inclined plane and Doppler frequency shifts by formula (12), and the index K determines the number of measurements of the parameters of the angle c k + 1,1 on the inclined plane and frequencies ƒ DK + 1 .

В соответствии с вышеизложенными положениями величина среднеквадратического отклонения угла γ1 от среднего значения

Figure 00000101
определяется какIn accordance with the above provisions, the standard deviation of the angle γ 1 from the average value
Figure 00000101
defined as

Figure 00000102
Figure 00000102

где

Figure 00000103
- среднеквадратическая погрешность измерения угла сК+1,1.Where
Figure 00000103
- standard error of the angle measurement with K + 1.1 .

Выполняя операции дифференцирования и преобразования, получаемPerforming the operations of differentiation and transformation, we obtain

Figure 00000104
Figure 00000104

илиor

Figure 00000105
Figure 00000105

Figure 00000106
Figure 00000106

При cos cK+l,1≈1,0 формула (24) преобразуется к видуFor cos c K + l, 1 ≈ 1.0, formula (24) is transformed to

Figure 00000107
Figure 00000107

а при числе членов ряда р≤10 и

Figure 00000108
- к видуand with the number of members of the series p≤10 and
Figure 00000108
- to view

Figure 00000109
Figure 00000109

Вычисляя частные суммы SP членов ряда

Figure 00000110
находим результирующее аналитическое выражение для определения среднеквадратического отклонения (СКО) усредненного значения курсового угла
Figure 00000111
Calculating the partial sums S P of the members of the series
Figure 00000110
we find the resulting analytical expression for determining the standard deviation (RMS) of the average value of the heading angle
Figure 00000111

Figure 00000112
Figure 00000112

где SP - частные суммы членов ряда при

Figure 00000113
(их величины приведены в табл. 1).where S P are the partial sums of the terms of the series for
Figure 00000113
(their values are given in table. 1).

Figure 00000114
Figure 00000114

Графики зависимостей относительной СКО измерения курсового угла РИО

Figure 00000115
от его величины при
Figure 00000116
=0,1 град., sin с2,1=0,1, S1=1 и S10=0,3 представлены на фиг. 4.Dependence graphs of the relative standard deviation for measuring the course angle of the RIO
Figure 00000115
from its value at
Figure 00000116
= 0.1 deg., Sin with 2.1 = 0.1, S 1 = 1 and S 10 = 0.3 are shown in FIG. four.

В предложенном способе значение модуля вектора скорости на основании (16) определено какIn the proposed method, the value of the modulus of the velocity vector based on (16) is defined as

Figure 00000117
Figure 00000117

Используя вышеизложенную методику, получим СКО значения ошибки вычисления модуля скорости в видеUsing the above methodology, we obtain the standard deviation of the error value for calculating the velocity module in the form

Figure 00000118
Figure 00000118

а его относительное значениеand its relative value

Figure 00000119
Figure 00000119

Формула (28) получена в результате подстановки в выражение (27) соотношений (17) и (26).Formula (28) is obtained by substituting relations (17) and (26) into expression (27).

Графики зависимостей СКО измерения скорости РИО

Figure 00000120
от величины его курсового угла
Figure 00000121
при
Figure 00000122
=0,1 град., sin с2,1=0,1, S1=1 и S10=0,3 представлены на фиг. 5.RMS dependency graphs for RIO velocity measurement
Figure 00000120
on the value of its heading angle
Figure 00000121
at
Figure 00000122
= 0.1 deg., Sin with 2.1 = 0.1, S 1 = 1 and S 10 = 0.3 are shown in FIG. five.

В предложенном способе текущее и экстраполированное значения наклонных дальностей между пассивной РЛС и РИО, находящегося в точках АК, определено соотношениемIn the proposed method, the current and extrapolated values of the slant ranges between the passive radar and the RIO located at points A K , is determined by the ratio

Figure 00000123
Figure 00000123

В соответствии с вышеизложенной методикой среднеквадратическое значение ошибки измерения наклонных дальностей равноIn accordance with the above method, the root mean square value of the measurement error of inclined ranges is

Figure 00000124
Figure 00000124

а его относительное значение может быть определено формулойand its relative value can be determined by the formula

Figure 00000125
Figure 00000125

Графики зависимостей относительной СКО измерения дальности

Figure 00000126
в функции от величины угла ck,1 при
Figure 00000122
, равных 2 и 6 угловым минутам соответственно, представлены на фиг. 6.Dependence graphs of the relative standard deviation of the range measurement
Figure 00000126
as a function of the value of the angle c k, 1 for
Figure 00000122
equal to 2 and 6 arc minutes, respectively, are shown in FIG. 6.

В результате вышеизложенных операций получены аналитические выражения, позволяющие оценивать точностные характеристики предложенного способа пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации. Анализ этих аналитических выражений показал, что в случае высокоточных измерений доплеровских сдвигов частоты излучаемых РИО сигналов, величины относительных СКО вычисления пространственных курсовых углов и скоростей движения РИО определяются точностью измерения их угловых координат, зависят от направления движения РИО и в рабочем секторе наклонных курсовых углов (3-85) угловых градусов, при ошибках измерения угловых координат σk,1<2 угловых минут, не превышают относительных значений

Figure 00000127
а величины относительных СКО измерения наклонных дальностей РИО - РЛС определяются величиной используемого угла ck,1 и при его изменении в пределах (5-25) градусов не превосходят величин (0,3-1,9)×10-2 при ошибке измерения УК менее 6 угловых минут и (1,0-6,2)×10-3 при ошибке измерения УК менее 2 угловых минут.As a result of the above operations, analytical expressions are obtained that allow us to evaluate the accuracy characteristics of the proposed method of a passive one-position goniometric-Doppler location. An analysis of these analytical expressions showed that in the case of high-precision measurements of the Doppler frequency shifts of the emitted RIO signals, the values of the relative standard deviations of the calculation of the spatial directional angles and the velocities of the RIO motion are determined by the accuracy of measuring their angular coordinates, depend on the direction of the RIO motion and in the working sector of the inclined course angles (3 -85) angular degrees, with errors in measuring angular coordinates σ k, 1 <2 angular minutes, do not exceed relative values
Figure 00000127
and the values of the relative standard deviations of measuring the inclined ranges of the RIO - radar are determined by the value of the used angle c k, 1 and when it changes within (5-25) degrees, they do not exceed the values of (0.3-1.9) × 10 -2 with the measurement error of the UK less than 6 arc minutes and (1.0-6.2) × 10 -3 with a measurement error of CC less than 2 arc minutes.

Предложенный способ локации и реализующая его однопозиционная пассивная РЛС надежно функционируют в условиях приема флюктуирующих сигналов при достаточном отношении сигнал/шум (порядка 12-15 дБ), так как флюктуации влияют лишь на характеристики обнаружения и точность измерения энергетических параметров.The proposed location method and the one-position passive radar that implements it reliably function under the conditions of receiving fluctuating signals with a sufficient signal-to-noise ratio (about 12-15 dB), since fluctuations affect only the detection characteristics and the accuracy of measuring energy parameters.

Реализация способа и устройства на его основе не встречает затруднений при современном уровне развития радиотехники и устройств цифровой обработки сигналов. Возможность реализации предложенного способа обеспечивает ему критерий «промышленная применимость».The implementation of the method and device based on it does not meet difficulties at the current level of development of radio engineering and devices for digital signal processing. The possibility of implementing the proposed method provides him with the criterion of "industrial applicability".

Использование предложенного способа, по сравнению с прототипом, обеспечивает следующие технические эффекты:Using the proposed method, in comparison with the prototype, provides the following technical effects:

- возможность измерения по единому алгоритму направлений движения, скоростей и траекторий РИО, перемещающихся в пространстве в произвольных направлениях с переменной высотой полета;- the ability to measure according to a single algorithm the directions of motion, velocities and trajectories of RIO moving in space in arbitrary directions with a variable flight height;

- работоспособность способа и устройства при приеме сложных частотно-фазомодулированных сигналов;- the efficiency of the method and device when receiving complex frequency-phase-modulated signals;

- возможность измерения пространственных курсовых углов и скоростей РИО с относительными погрешностями, не превышающими 5,2×10-3, и, как следствие этого, возможность селекции объектов по совокупности параметров «угловые координаты - скорость»;- the ability to measure spatial directional angles and RIO velocities with relative errors not exceeding 5.2 × 10 -3 , and, as a result of this, the ability to select objects according to the set of parameters “angular coordinates - speed”;

- возможность измерения наклонных дальностей РИО - РЛС с относительными погрешностями, не более (0,3-1,9)×l0-2, что в 17 раз лучше, чем у прототипа, у которого они составляют (5-35)×10-2.- the ability to measure the inclined ranges of the RIO - radar with relative errors of not more than (0.3-1.9) × l0 -2 , which is 17 times better than the prototype, in which they are (5-35) × 10 - 2 .

Claims (60)

Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов, при котором применяют для приема радиосигналов цифровую антенную решетку или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов, формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и пеленгационные характеристики с рабочими зонами ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места, линейные на всей ширине моноимпульсной группы лучей за счет специально выбранных углов смещения лучей βсм и εсм, разбивают заданную область обзора пространства на участки размером ΔβПХ по азимуту и ΔεПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области, принимают сигналы радиоизлучающих объектов в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности
Figure 00000128
объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции, описывают пространственное положение радиоизлучающих объектов, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута βТ и угла места εТ), векторов наклонных дальностей DT, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γk между векторами скоростей и наклонных дальностей, измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов βm, εm угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как
A method of a passive one-position goniometric-Doppler location of radio-emitting objects moving in space, in which a digital antenna array or antenna array with digital signal processing is used to receive radio signals, is formed in space using the Hamming weight function, a monopulse group of rays with a common phase center at the aperture of the antenna array and direction-finding characteristics with operating areas Δβ HR in azimuth and Δε HR in elevation, linear over the entire width of the monopulse group of rays due to t of specially selected ray displacement angles β cm and ε cm , divide a given viewing region of space into sections of size Δβ PX in azimuth and Δε PX in elevation and, sequentially setting the mono-pulse direction of the monopulse group of rays to the centers of these sections, review the said region, take the signals of radio-emitting objects during the observation interval at each section of the partition in a given frequency range, when these signals appear, they detect the entire population
Figure 00000128
objects in the aforementioned field of view and determine the parameters of their signals - the width and average frequency of the spectrum, as well as the type of modulation, describe the spatial position of radio-emitting objects moving in space uniformly and rectilinearly along trajectories with arbitrary diving (cabling) angles, current values of the angular coordinates (azimuth β T and elevation angle ε Т ), inclined range vectors D T , absolute values of velocity vectors V and directional angle values γ k between the velocity and inclined range vectors, For each of the detected objects, the values of the samples β m , ε m of the angular coordinates of the m-th object are calculated and stored, calculated relative to the equal-signal directions, as
βmPCH +Δβm, εmРСН+Δεm,β m = β PCH + Δβ m , ε m = ε RSN + Δε m , гдеWhere
Figure 00000129
Figure 00000130
Figure 00000129
Figure 00000130
Figure 00000131
и
Figure 00000132
- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов для m-го объекта;
Figure 00000131
and
Figure 00000132
- signals of angular mismatches from the outputs of the angular discriminators for the m-th object;
Figure 00000133
и
Figure 00000134
- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях смещений βсм и εсм лучей от равносигнальных направлений, селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения, сглаживают значения измеренных угловых координат каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей
Figure 00000135
Figure 00000136
где
Figure 00000137
- номер наблюдаемого объекта, формируют для приема сигналов избранных объектов N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об угловых координатах сопровождаемых радиоизлучающих объектов, параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы радиоизлучающих объектов, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒHn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей
Figure 00000138
интерполируют усредненные угловые зависимости
Figure 00000139
и
Figure 00000140
а также усредненную зависимость
Figure 00000141
получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒH(t), причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов,
Figure 00000133
and
Figure 00000134
- the values of the coefficients of the linear terms of the expansion of direction-finding characteristics in Maclaurin series with respect to the coordinates β, ε for the selected values of the displacements β cm and ε cm of the rays from the equal signal directions, are selected using data on the measured signal parameters and angular coordinates, N objects (from the set M), selected for auto tracking, smooth the values of the measured angular coordinates of each object using auto tracking filters, presenting them as averaged dependencies
Figure 00000135
Figure 00000136
Where
Figure 00000137
- the number of the observed object, form for receiving signals of selected objects N single beams, the guidance of which in angular coordinates is carried out by control signals generated on the basis of data on the angular coordinates of the accompanying radio-emitting objects, in parallel take on N beams and process the signals of the radio-emitting objects, restore, knowing the form modulations carrying frequencies ƒ Hn of received signals measure and store the values of their samples, smooth and present the results in the form of averaged over dependencies
Figure 00000138
interpolate averaged angular dependencies
Figure 00000139
and
Figure 00000140
as well as the average dependence
Figure 00000141
getting continuous functions β (t), ε (t) and ƒ H (t), and hereinafter the index n of the observed object is not indicated - the calculation is carried out for each of N objects,
отличающийся тем, что используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A1Ak, образованные лучами OAk, участками A1Ak траекторий, где А1, А2, … Ak, … АК - точки на траектории движения радиоизлучающего объекта, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t1, t2, … tK, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале системы координат 0xyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей DT совпадают с длиной лучей OAk, векторы скоростей V направлены вдоль участков A1Ak траекторий, углы между лучами OAk и отрезками A1Ak являются курсовыми углами γk, а в качестве аналогов угловых координат объектов используют углы ck,1 между векторами наклонных дальностей 0А1 и текущими значениями наклонных дальностей 0Ak, вычисляют величины углов ck,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβk,1, Δεk,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δtk,l=tk-t1, в соответствии с формулойcharacterized in that the inclined planes 0A 1 A k are used to estimate the parameters of the movement of objects in space, formed by the rays OA k , sections A 1 A k of the paths, where A 1 , A 2 , ... A k , ... A K , points on the motion path of a radio-emitting object in which it is located at equally spaced times t 1 , t 2 , ... t K , and an observation point lying outside the trajectory located at the origin of the coordinate system 0xyz, while the magnitudes of the angular range vectors D T coincide with the ray length OA k , velocity vectors V are directed along sections A 1 A k Cobria, the angles between the rays OA k and the segments A 1 A k are the directional angles γ k , and angles c k, 1 between the vectors of the inclined ranges 0A 1 and the current values of the inclined ranges 0A k are used as analogues of the angular coordinates of the objects, and the angles c k, 1 , each of which is the hypotenuse of a spherical right-angled triangle with legs Δβ k, 1 , Δε k, 1 and is equal to the angular size of the projection onto the celestial sphere of the object’s path for the time Δt k, l = t k -t 1 , in accordance with the formula
Figure 00000142
Figure 00000142
где
Figure 00000143
- номера точек А1, А2, … Ak на траектории объекта в моменты времени
Where
Figure 00000143
- the numbers of points A 1 , A 2 , ... A k on the trajectory of the object at time
t=t2, t3, … tk;t = t 2 , t 3 , ... t k ; Δβk,1=(βk1)⋅cos[min(εk, ε1)];Δβ k, 1 = (β k1 ) ⋅cos [min (ε k , ε 1 )]; Δεk,1k1;Δε k, 1 = ε k1 ; βk=β(tk);β k = β (t k ); εk=ε(tk)ε k = ε (t k ) извлекают из зависимости ƒH(t) в моменты времени t1, t2, … tk значения ƒHk, вследствие эффекта Доплера равныеthe values of ƒ Hk are extracted from the dependence моменты H (t) at time t 1 , t 2 , ... t k , due to the Doppler effect
Figure 00000144
Figure 00000144
где ƒH0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;where ƒ H0 is the value of the carrier frequency of the signal of the observed object at rest; ƒДk - доплеровский сдвиг несущей частоты;ƒ Dk - Doppler shift of the carrier frequency; λ - длина волны сигнала объекта,λ is the wavelength of the signal of the object, и определяют их приращения на интервалах Δt2,1 и Δt3,1, равныеand determine their increments in the intervals Δt 2,1 and Δt 3,1 equal
Figure 00000145
Figure 00000145
Figure 00000146
Figure 00000146
вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ1, решая которое определяют его предварительное значениеcalculate the magnitude of the ratio of the increments of the carrier, getting the equation relative to the heading angle γ 1 , deciding which determine its preliminary value
Figure 00000147
Figure 00000147
гдеWhere
Figure 00000148
Figure 00000148
и предварительное значение модуля вектора скорости объектаand preliminary value of the module of the velocity vector of the object
Figure 00000149
Figure 00000149
где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн,where c = 299792458 m / s is the propagation velocity of electromagnetic waves, рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, какcalculate on the basis of the estimates obtained, the preliminary value of the carrier frequency of the signal of the object, conditionally at rest, as
Figure 00000150
Figure 00000150
вычисляют уточненное значение ƒH0 несущей частоты сигнала радиоизлучающего объекта, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒk,k-1kk-1 и ΔƒДk,k-1=(ƒk0 П)-(ƒk-10 П), определяют в моменты времени tk и запоминают совместно со значениями углов ck+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒДkkH0 радиоизлучающего объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒД1 и ƒД2, а также угла с2,1, вычисляют отношение доплеровских сдвиговcalculate the adjusted value ƒ H0 of the carrier frequency of the signal of the radio-emitting object that is at rest, as the oscillation frequency of a digital generator controlled by a self-tuning signal generated by comparing the frequency increments Δƒ k, k-1 = ƒ kk-1 and Δƒ Dk, k -1 = (ƒ k- ƒ 0 P ) - (ƒ k-1- ƒ 0 P ), determined at time t k and stored together with the values of angles c k + 1, k Doppler shifts of signal frequencies ƒ Дk = ƒ k - ƒ H0 of the radio-emitting object, the values of Doppler frequency shifts ƒ D1 and ƒ D2 , as well as the angle from 2.1 , are extracted from the memory; Doppler shift
Figure 00000151
Figure 00000151
и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ1, решая которое определяют значениеand get the equation for the inclined heading angle γ 1 , solving which determine the value
Figure 00000152
Figure 00000152
повторяют расчеты значения ctg γ1 для Р моментов времени tk и определяют значенияrepeat the calculations of the values of ctg γ 1 for P times t k and determine the values
Figure 00000153
Figure 00000153
где k=2, 3, …, Р, …, K,where k = 2, 3, ..., P, ..., K, вычисляют усредненное значение величиныcalculate the average value
Figure 00000154
Figure 00000154
а также усредненное значение пространственного курсового углаas well as the average value of the spatial heading angle
Figure 00000155
Figure 00000155
и текущие значения курсовых углов
Figure 00000156
определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла
Figure 00000157
величину модуля скорости радиоизлучающего объекта как
and current heading angle values
Figure 00000156
determined using the found average value of the heading angle
Figure 00000157
the magnitude of the velocity modulus of the radiating object as
Figure 00000158
Figure 00000158
и длину пути, пройденного объектом между точками траектории А1 и Ak and the length of the path traveled by the object between the points of the trajectory A 1 and A k
Figure 00000159
Figure 00000159
где k=2, 3, …, K,where k = 2, 3, ..., K, определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A1Ak лучей, исходящих из начала координат под углами ck,1 относительно луча 0А1, и окружностей с центрами
Figure 00000160
хордами которых являются отрезки пути Sk,1, а радиусы равны
determine the spatial location of the object by the intersection points on the inclined planes 0A 1 A k of the rays emanating from the origin at angles c k, 1 relative to the beam 0A 1 , and circles with centers
Figure 00000160
whose chords are segments of the path S k, 1 , and the radii are equal
Figure 00000161
Figure 00000161
фиксируют центры
Figure 00000162
упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной Rk, проведенных из начала координат под углами ψk относительно луча 0A1 и равных
fix the centers
Figure 00000162
these circles as points at the ends of rays of length R k drawn from the origin at angles ψ k relative to the ray 0A 1 and equal
Figure 00000163
Figure 00000163
вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А1 calculate the value of the slant range in the case of finding the object at point A 1
Figure 00000164
Figure 00000164
значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках Ak траекторииvalues of inclined ranges when the object is located at points A k of the trajectory
Figure 00000165
Figure 00000165
а также значения модуля скорости радиоизлучающего объекта при нахождении его в точках Ak траекторииand also the values of the velocity modulus of the radio-emitting object when it is located at points A k of the trajectory
Figure 00000166
Figure 00000166
осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения, определяют величину разности |V|k-|V|1=Δ|V|k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значениемthey construct the trajectories of objects using the measured and calculated values of their angular coordinates, slant ranges, heading angles and speed, determine the difference | V | k - | V | 1 = Δ | V | k, 1 and compare the obtained value with a threshold value
Figure 00000167
Figure 00000167
в случае, когда Δ|V|k,1>|V|n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.in the case when Δ | V | k, 1 > | V | n , note the beginning of the maneuver of the object, and to further construct its trajectory in the next section of its piecewise linear approximation, the course angles, velocities and ranges are repeated using the above formulas.
RU2019103847A 2019-02-12 2019-02-12 Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space RU2699552C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103847A RU2699552C9 (en) 2019-02-12 2019-02-12 Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019103847A RU2699552C9 (en) 2019-02-12 2019-02-12 Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2699552C1 true RU2699552C1 (en) 2019-09-06
RU2699552C9 RU2699552C9 (en) 2019-11-08

Family

ID=67851632

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019103847A RU2699552C9 (en) 2019-02-12 2019-02-12 Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2699552C9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114184993A (en) * 2021-11-09 2022-03-15 东风电驱动系统有限公司 Data acquisition method with synchronous self-calibration

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717970C1 (en) * 2019-10-07 2020-03-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects
RU2743896C1 (en) * 2020-05-25 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Method of determining object velocity vector by multi-position doppler system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220328A (en) * 1992-03-25 1993-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Target motion detecting impulse doppler radar system
RU2381523C2 (en) * 2008-05-04 2010-02-10 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of measuring object motion and range thereto with onboard passive surveying system
JP4734378B2 (en) * 2008-07-02 2011-07-27 富士通株式会社 Radar wave relay device for approach notification
JP2012118076A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Hilti Ag Range finder
RU2557808C1 (en) * 2014-04-09 2015-07-27 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder
RU2661357C1 (en) * 2017-09-28 2018-07-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5220328A (en) * 1992-03-25 1993-06-15 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Target motion detecting impulse doppler radar system
RU2381523C2 (en) * 2008-05-04 2010-02-10 Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный радиотехнический университет Method of measuring object motion and range thereto with onboard passive surveying system
JP4734378B2 (en) * 2008-07-02 2011-07-27 富士通株式会社 Radar wave relay device for approach notification
JP2012118076A (en) * 2010-11-30 2012-06-21 Hilti Ag Range finder
RU2557808C1 (en) * 2014-04-09 2015-07-27 Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder
RU2661357C1 (en) * 2017-09-28 2018-07-16 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114184993A (en) * 2021-11-09 2022-03-15 东风电驱动系统有限公司 Data acquisition method with synchronous self-calibration

Also Published As

Publication number Publication date
RU2699552C9 (en) 2019-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10571544B2 (en) Direction finding using signal power
US8106811B2 (en) Antijam protected GPS-based measurement of roll rate and roll angle of spinning platforms
Musicki et al. Geolocation using TDOA and FDOA measurements
RU2699552C1 (en) Method for passive single-position angular-doppler location of radio-emitting objects moving in space
RU2661357C1 (en) Method of reviewing passive single-positive monopulse triple-oriented angular-differential-doppler locations of moving in space of the radio-emitting objects
RU2682661C1 (en) Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
CN111948619B (en) Passive cooperative detection method and system for targets under irradiation of multiple types of external radiation sources
RU2540323C1 (en) Method of determining modulus of velocity of ballistic target in ground-based radar station
RU2632922C2 (en) Multiposition passive radar complex implementing combined one-step method of determining aircraft location at stage of landing
RU2411538C2 (en) Method of determining error in measuring aircraft velocity with inertial navigation system and onboard navigation system for realising said method
RU2732505C1 (en) Method for detection and azimuth direction finding of ground-based radio-frequency sources from a flight-lifting means
RU2713498C1 (en) Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
RU2617830C1 (en) Method of passive single-position-dimensional differential-doppler location of a radio-emitting object roving in the space and a radar location system for the realisation of this method
Daneshmand et al. Precise GNSS attitude determination based on antenna array processing
Brinegar Passive direction finding: combining amplitude and phase based methods
Baskakov et al. Problem of detecting space debris objects using multi-position radar system
CN111948620B (en) Target passive cooperative detection method and system based on multiple types of external radiation sources
RU2717970C1 (en) Method for survey three-coordinate two-position lateration radar ranging of aerospace objects
RU2620130C1 (en) Method of amplitude two-dimensional direction-finding bearing
Davydov et al. Selection basis of an antenna for a radio receiver of a small-sized module of a pulse-phase radio navigation system of a moving object
Vargauzin et al. High precision passive radar algorithm
Fateev et al. Phase ambiguity resolution in the GLONASS/GPS navigation equipment, equipped with antenna arrays
XU et al. A maximum-likelihood based mutual coupling calibration algorithm in the presence of multipath for GPS antenna array
RU38509U1 (en) SYSTEM OF MULTIPOSITIONAL DETERMINATION OF COORDINATES OF COUNTERBORNE OBJECTS BY RADIATION OF THEIR RADAR STATIONS

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 25-2019 FOR INID CODE(S) (72)

TH4A Reissue of patent specification