RU2741333C1 - Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder - Google Patents

Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder Download PDF

Info

Publication number
RU2741333C1
RU2741333C1 RU2019134555A RU2019134555A RU2741333C1 RU 2741333 C1 RU2741333 C1 RU 2741333C1 RU 2019134555 A RU2019134555 A RU 2019134555A RU 2019134555 A RU2019134555 A RU 2019134555A RU 2741333 C1 RU2741333 C1 RU 2741333C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radar
duration
mbf
pmp
antenna
Prior art date
Application number
RU2019134555A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Георгий Михайлович Машков
Евгений Геннадьевич Борисов
Олег Саулович Голод
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича"
Priority to RU2019134555A priority Critical patent/RU2741333C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2741333C1 publication Critical patent/RU2741333C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/46—Indirect determination of position data
    • G01S13/48—Indirect determination of position data using multiple beams at emission or reception
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.SUBSTANCE: invention relates to the field of radar ranging and is intended for determination of the operating radar station location having a scanning directional antenna. Method comprises determining location of scanning radar station by means of controlled-beam MBF, receiving and extracting into MBF of direct pulse signals radiated by radar station along narrow beam, pulse signals re-reflected by the underlying surface of the earth or the sea are detected. Method includes receiving direct pulse signals emitted by a radar station when a scanning antenna of the direction radar passes to the MBF, and measuring their duration τν, directing the first beam of the MBF to the radar station, then detecting and measuring durations τ1ireceived on the second MBF beam. Detecting and measuring duration of time intervals measured from the leading edge of the signal coming in the second beam to the trailing edge of the signal received on the third beam, after which determining the angle αiof the radar station relative to the direction of the first MBF beam and the distance from the MBF to the radar station.EFFECT: technical result of the invention is broader functionalities of the method by providing location of both radar of circular and sector view relative to passive multi-beam direction finder (MBF) in the absence of radio-contrast objects on the ground with simultaneous increase in the range of the system.1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения работающей радиолокационной станции (РЛС), имеющей сканирующую направленную антенну.The invention relates to the field of radar and is intended to determine the location of a working radar station (radar) having a scanning directional antenna.

В настоящее время для некоторых измерительных комплексов (например, систем определения дальности до объектов радиотехническими методами, радионавигации и комплексов радиоэлектронного подавления) актуальна задача оперативного определения дальностей до работающих РЛС, получаемых пассивной автономной угломерной системой.Currently, for some measuring systems (for example, systems for determining the range to objects by radio engineering methods, radio navigation and electronic suppression systems), the task of quickly determining the ranges to operating radars obtained by a passive autonomous goniometric system is urgent.

Известен способ пассивного определения дальности до цели с использованием сигнала обзорной сканирующей РЛС (см. 1. патент РФ на изобретение №2217772, МПК G01S 3/02, опубл. 02.11.2001). Сущность способа состоит в следующем. Измеряют разность азимутов приемной позиции и цели относительно РЛС, разность азимутов РЛС и цели относительно приемной позиции, разность расстояний РЛС - цель - приемная позиция - ΔR, угол места цели относительно приемной позиции - β и угол места РЛС относительно приемной позиции - ϕ с помощью направленной антенны приемной позиции, при этом горизонтальная дальность до цели определяется по формуле:The known method of passive determination of the range to the target using the signal of the surveillance scanning radar (see 1. RF patent for invention No. 2217772, IPC G01S 3/02, publ. 02.11.2001). The essence of the method is as follows. Measure the difference between the azimuths of the receiving position and the target relative to the radar, the difference between the azimuths of the radar and the target relative to the receiving position, the difference between the radar distances - target - receiving position - ΔR, the elevation angle of the target relative to the receiving position - β and the radar elevation angle relative to the receiving position - ϕ using directional antenna of the receiving position, while the horizontal range to the target is determined by the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

Схема устройства для реализации данного способа состоит из антенны основной, антенны дополнительной, первого измерителя, второго измерителя, вычитателя, вычислителя, при этом выход основной антенны соединен одновременно с первым входом первого измерителя, второго измерителя, вычислителя и вычитателя, таким же образом выход дополнительной антенны соединен со вторым входом первого измерителя, второго измерителя и вычитателя, выход первого измерителя соединен со вторым входом вычислителя, выход второго измерителя соединен с третьим входом вычислителя, а выход вычитателя соединен с четвертым входом вычислителя, выход которого является выходом системы.The circuit of the device for implementing this method consists of a main antenna, an additional antenna, a first meter, a second meter, a subtractor, a calculator, while the output of the main antenna is connected simultaneously to the first input of the first meter, the second meter, calculator and subtractor, in the same way the output of the additional antenna is connected to the second input of the first meter, second meter and subtractor, the output of the first meter is connected to the second input of the calculator, the output of the second meter is connected to the third input of the calculator, and the output of the subtractor is connected to the fourth input of the calculator, the output of which is the system output.

Способ реализуется следующим образом. Остронаправленный луч основной антенны направляют на цель. Эхосигналы поступают в первый и второй измерители. Антенну дополнительную направляют на излучающую РЛС. Прямые сигналы поступают в первый и второй измерители. В первом измерителе определяют разность расстояний τ по задержке эхосигнала относительно прямого. В первом измерителе определяют задержку α - интервал времени между моментом приема пачки эхосигналов и моментом приема пачки прямых импульсов с учетом известного периода вращения антенны РЛС, который может быть измерен заранее. В вычитателе вычисляют угол γ - как разность азимутов антенны основной и антенны дополнительной. В вычислитель поступают значения ΔR, углы α и γ, а также углы места цели β и РЛС ϕ от антенны основной. В вычислителе определяют горизонтальную дальность цели R по формуле (1).The method is implemented as follows. The pointed beam of the main antenna is directed towards the target. Echoes go to the first and second meters. The additional antenna is directed to the emitting radar. Direct signals go to the first and second meters. In the first meter, the distance difference τ is determined from the echo delay relative to the direct one. The first meter determines the delay α - the time interval between the moment of receiving the burst of echo signals and the moment of receiving the burst of direct pulses, taking into account the known rotation period of the radar antenna, which can be measured in advance. The subtractor calculates the angle γ - as the difference between the azimuths of the main antenna and the additional antenna. The calculator receives the values of ΔR, the angles α and γ, as well as the elevation angles β of the target and the radar ϕ from the main antenna. The calculator determines the horizontal range of the target R according to the formula (1).

Данный способ может быть применим только при наличии дополнительной излучающей РЛС, что существенно ограничивает функциональные возможности способа. Кроме того, данный способ применим только для случая, когда облучающая цель РЛС работает в режиме кругового обзора.This method can be applied only in the presence of an additional emitting radar, which significantly limits the functionality of the method. In addition, this method is applicable only for the case when the target irradiating radar operates in a circular view.

Известен метод определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ) с неизвестной несущей частотой (см. 2. Боков И.Г., Евдокимов О.Ю., Евдокимов Ю.Ф. Метод определения местоположения источников излучения с неизвестной несущей частотой. ТРТУ Специальный выпуск. №9, 2006, с. 22). Метод заключается в следующем. С борта летательного аппарата (ЛА) измеряют доплеровскую частоту сигнала по формуле:A known method for determining the location of a radio emission source (IRI) with an unknown carrier frequency (see 2. Bokov I. G., Evdokimov O.Yu., Evdokimov YF Method for determining the location of radiation sources with an unknown carrier frequency. TRTU Special issue. 9, 2006, p. 22). The method is as follows. The Doppler signal frequency is measured from the aircraft (AC) according to the formula:

Figure 00000002
Figure 00000002

где v - скорость ЛА,where v is the aircraft speed,

λ - длина волны ИРИ,λ is the wavelength of the IRI,

0(t) - текущий угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ определяемый из выражения:0 (t) - the current angle between the direction of the aircraft and the direction to the IRI determined from the expression:

Figure 00000003
Figure 00000003

где R0 - дальность до ИРИ на начало измерений;where R 0 is the range to the IRI at the beginning of measurements;

θ0 - начальный угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ. За счет разницы частоты ИРИ и опорных частот приемника эта частота измеряется с некоторой дополнительной постоянной составляющей Δƒ. Принятая частота интегрируется на трех интервалах времени [t0,t1],[t0,t2],[t0,t3] в соответствии с формулой:θ 0 - the initial angle between the direction of movement of the aircraft and the direction to the IRI. Due to the difference in the frequency of the IRI and the reference frequencies of the receiver, this frequency is measured with some additional constant component Δƒ. The received frequency is integrated over three time intervals [t 0 , t 1 ], [t 0 , t 2 ], [t 0 , t 3 ] in accordance with the formula:

Figure 00000004
Figure 00000004

Решая систему уравнений (4) с учетом (3) определяют искомые параметры R0, θ0, Δƒ.Solving the system of equations (4) taking into account (3), the sought parameters R 0 , θ 0 , Δƒ are determined.

Данный способ применим только для определения местоположения когерентных источников радиоизлучения, тогда как большинство обзорных РЛС являются некогерентными. Кроме того данный способ применим только при известной скорости носителя ν.This method is applicable only for determining the location of coherent sources of radio emission, while most surveillance radars are incoherent. In addition, this method is applicable only at a known carrier velocity ν .

Известен способ (см. 3. патент США на изобретение №4882590, МПК G01S 13/00, G01S 13/87, G01S 5/12, G01S 13/02, опубл. 21.11.1989 г.) определения дальности до цели по переотражениям от рельефа местности.The known method (see 3. US patent for invention No. 4882590, IPC G01S 13/00, G01S 13/87, G01S 5/12, G01S 13/02, publ. 11/21/1989) determining the range to the target by re-reflections from topography.

Способ состоит в следующем. Считается, что частота повторения импульсов, излучаемых передатчиком, постоянна. Примером такого передатчика может служить судовая радиолокационная станция, работающая в режиме кругового обзора. Приемное устройство способно разделять прямой сигнал передатчика и сигнал, переотраженный объектом, и измерять временное запаздывание τ переотраженного сигнала по отношению к прямому. Подсчитывая в точке приема количество импульсов, принятых между моментами приема прямого сигнала по главному лепестку диаграммы направленности антенны за один период ее вращения (это количество импульсов обозначим N), и количество импульсов между моментами приема прямого и отраженного сигналов (обозначим это количество импульсов как n), можно определить угол поворота θ антенны РЛС от направления на приемник до направления на отражающий объект. Угол поворота антенны РЛС определяется выражениемThe method is as follows. The repetition rate of the pulses emitted by the transmitter is considered to be constant. An example of such a transmitter is a shipborne radar operating in a circular view. The receiving device is capable of separating the direct signal from the transmitter and the signal re-reflected by the object, and measure the time delay τ of the re-reflected signal with respect to the direct one. Counting at the receiving point the number of pulses received between the times of reception of the direct signal along the main lobe of the antenna directional pattern during one period of its rotation (we denote this number of pulses by N), and the number of pulses between the times of reception of the direct and reflected signals (denote this number of pulses as n) , you can determine the angle of rotation θ of the radar antenna from the direction to the receiver to the direction of the reflecting object. The angle of rotation of the radar antenna is determined by the expression

Figure 00000005
Figure 00000005

Любая отражающая точка лежит на эллипсе, являющимся геометрическим местом точек, сумма расстояний от которых до точек нахождения передатчика и приемника равна R+δ, где δ=сτ; с - скорость распространения радиоволн; τ - разность времени прихода в точку приема прямого и переотраженного сигналов, R - расстояние между приемником и передатчиком. Соотношения между R, δ, х и у определяется уравнениями:Any reflecting point lies on an ellipse, which is the locus of points, the sum of the distances from which to the points of location of the transmitter and receiver is equal to R + δ, where δ = сτ; с - speed of propagation of radio waves; τ is the difference in the time of arrival at the receiving point of the direct and repeated signals, R is the distance between the receiver and the transmitter. The relationship between R, δ, x and y is determined by the equations:

Figure 00000006
Figure 00000006

у=R-xctgθy = R-xctgθ

Из этих выражений можно найти координаты отражающего объекта через расстояние между приемником и передатчиком R, угол поворота θ антенны передатчика от направления на приемник до направления на отражающий объект, а также разность длин путей δ прямого и переотраженного сигналов:From these expressions, one can find the coordinates of the reflecting object through the distance between the receiver and the transmitter R, the angle of rotation θ of the transmitter antenna from the direction to the receiver to the direction to the reflecting object, as well as the difference in path lengths δ of the direct and repeated signals:

Figure 00000007
Figure 00000007

Местность в районе приемного пункта «накрывают» координатной сеткой. Оценивают видимость каждого узла сетки на местности со стороны передатчика и приемника, и данные об отражающих объектах заносят в память компьютера. Компьютер сравнивает координаты х и у точки отражения, вычисленные по измеренной задержке τ, величине угла θ и предполагаемой дальности R с координатами реального отражающего объекта, заложенными в память компьютера. Подбирается такая величина R, чтобы рассчитанные координаты совпадали с координатами, заложенными в память компьютера. Подобным образом каждой отражающей точке, углу θ и временному запаздыванию τ ставится в соответствие местоположение источника радиосигнала на координатной сетке. Поскольку точек, от которых происходят отражения радиосигнала на местности, обычно несколько, местоположение передатчика в координатной сетке оценивается вероятностной величиной. Наиболее вероятная точка принимается за положение передатчика.The terrain in the area of the receiving point is "covered" with a grid. The visibility of each grid node on the ground from the side of the transmitter and receiver is estimated, and the data on the reflecting objects are entered into the computer memory. The computer compares the x and y coordinates of the reflection point, calculated from the measured delay τ, the value of the angle θ and the assumed range R, with the coordinates of the real reflecting object stored in the computer memory. The value of R is selected so that the calculated coordinates coincide with the coordinates stored in the computer's memory. Likewise, each reflecting point, angle θ and time delay τ are associated with the location of the radio signal source on the coordinate grid. Since there are usually several points from which radio signal reflections occur on the ground, the location of the transmitter in the coordinate grid is estimated by a probability value. The most likely point is taken as the position of the transmitter.

Устройство, реализующее данный способ, содержит каскадно соединенные антенну, приемное устройство, первый управляемый аналоговый вентиль, второй управляемый аналоговый вентиль, аналого-цифровой преобразователь, устройство памяти и компьютер, детектор максимума луча антенны РЛС, вход которого соединен с выходом приемного устройства, а выход - с управляемым входом первого управляемого аналогового вентиля, каскадно соединенные устройство выделения прямых сигналов РЛС, вход которого соединен с выходом первого управляемого логического вентиля, и счетчик временных интервалов, выход которого соединен с управляемым входом второго управляемого логического вентиля.A device implementing this method comprises a cascade-connected antenna, a receiving device, a first controlled analog gate, a second controlled analog valve, an analog-to-digital converter, a memory device and a computer, a radar antenna beam maximum detector, the input of which is connected to the output of the receiving device, and the output - with a controlled input of the first controlled analog gate, a cascade-connected device for separating direct signals from the radar, the input of which is connected to the output of the first controlled logic gate, and a time interval counter, the output of which is connected to the controlled input of the second controlled logic gate.

Для реализации данного способа необходима априорная информация о точных координатах радиоконтрастных элементов местности, что не всегда осуществимо, а при определении дальности до корабельной РЛС принципиально невозможно. Кроме того дальность оценивается вероятностным критерием, что допускает возможность появления грубых ошибок измерений.To implement this method, a priori information is needed on the exact coordinates of radio contrast elements of the terrain, which is not always feasible, and when determining the range to the ship's radar is fundamentally impossible. In addition, the range is assessed by a probabilistic criterion, which allows for the possibility of gross measurement errors.

Известен способ (см. 4. патент РФ на изобретение №2633962, МПК G01S 5/04, опубл. 20.10.2017) определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором.The known method (see 4. RF patent for invention No. 2633962, IPC G01S 5/04, publ. 20.10.2017) determining the location of the scanning radar with a passive multi-beam direction finder.

Способ определения местоположения сканирующей РЛС состоит в следующем. Пассивный многолучевой пеленгатор (ПМП), по меньшей мере, трехлучевой пеленгатор, осуществляет действия, заключающиеся в приеме и выделении ПМП прямых импульсных сигналов РЛС, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли или моря, и измерении временных задержек между сигналами, при этом прием прямых сигналов ПМП осуществляет в моменты времени

Figure 00000008
при первом обороте сканирующей антенны РЛС и в моменты
Figure 00000009
прием прямых импульсных сигналов при втором обороте сканирующей антенны РЛС, определяют период ТА вращения антенны РЛС по формуле
Figure 00000010
, после чего начинают измерение интервала времени ТВ поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП, затем обнаруживают сигналы, принятые по первому, второму и третьему лучам ПМП, и определяют угол поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП по формуле:
Figure 00000011
, далее измеряют времена задержки τ21 и τ31 сигналов, принятых соответственно по второму и третьему лучам относительно сигнала, принятого по первому лучу, после чего определяют угол βk1 между направлением на РЛС и границей первого луча ПМП, наиболее удаленной от РЛС, по формуле:The method for determining the location of the scanning radar is as follows. A passive multi-beam direction finder (PMF), at least a three-beam direction finder, performs actions consisting in receiving and separating PMF of direct pulsed radar signals, detecting pulse signals re-reflected by the underlying surface of the earth or sea, and measuring time delays between signals, while receiving direct signals PMP performs at times
Figure 00000008
at the first revolution of the scanning radar antenna and at moments
Figure 00000009
reception of direct pulse signals at the second revolution of the scanning radar antenna, determine the period T A of the radar antenna rotation according to the formula
Figure 00000010
, after which they begin measuring the time interval T B of the radar antenna rotation relative to the direction to the PMP, then the signals received from the first, second and third beams of the PMP are detected, and the angle of rotation of the radar antenna relative to the direction to the PMP is determined by the formula:
Figure 00000011
, then the delay times τ 21 and τ 31 of the signals received, respectively, on the second and third beams relative to the signal received on the first beam are measured, after which the angle β k1 between the direction to the radar and the boundary of the first PMF beam, farthest from the radar, is determined using the formula :

Figure 00000012
Figure 00000012

где τ21=tn2-tn1 - временная задержка между моментами приема рассеянного сигнала по второму лучу tn2 по отношению к первому лучу tn1, τ31=tn3-tn1 - временная задержка между приемами сигнала tn3 по третьему лучом по отношению к первому лучу tn1, ψ - угол между диаграммами направленности смежных лучей ПМП, а расстояние Rk до РЛС определяют по формуле:where τ 21 = t n2 -t n1 is the time delay between the moments of reception of the scattered signal along the second ray t n2 with respect to the first ray t n1 , τ 31 = t n3 -t n1 is the time delay between the reception of the signal t n3 along the third ray along in relation to the first ray t n1 , ψ is the angle between the directional patterns of adjacent beams of the PMP, and the distance R k to the radar is determined by the formula:

Figure 00000013
Figure 00000013

Данный способ применим только для определения местоположения РЛС кругового обзора, что существенно ограничивает функциональные возможности способа, поскольку РЛС движущихся средств обычно работают в режиме секторного обзора.This method is applicable only for determining the position of the radar with a circular view, which significantly limits the functionality of the method, since the radar of moving vehicles usually operate in the sector view mode.

Известно изобретение (см. 5. патент РФ на изобретение №2457505, МПК G01S 5/04, опубл. 27.07.2012) для определения местоположения работающей РЛС, имеющей сканирующую направленную антенну. Это изобретение выбрано в качестве прототипа.Known invention (see 5. RF patent for invention No. 2457505, IPC G01S 5/04, publ. 07/27/2012) to determine the location of a working radar, having a scanning directional antenna. This invention has been chosen as a prototype.

Способ определения местоположения работающей РЛС реализуется следующим образом. Угловую координату сканирующей РЛС определяют по прямому (зондирующему) сигналу при направлении оси антенной системы РЛС на пассивный многолучевой пеленгатор (ПМП), Предполагается, что приемные устройства пассивного многолучевого (двухлучевого) пеленгатора в месте наблюдения имеют достаточную чувствительность для приема прямых сигналов передатчика РЛС по боковому излучению его антенны. Ставя в соответствие измеренным разностям угловых координат РЛС и реально существующих на местности отражающих объектов, а также моментам приема антенной ПМП как прямых сигналов, излученных боковыми лепестками антенны РЛС, так и переотраженных местностью сигналов РЛС и зная координаты реально существующих на местности отражающих объектов, вычисляется местоположение РЛС.The method for determining the location of an operating radar is implemented as follows. The angular coordinate of the scanning radar is determined by the direct (probing) signal when the axis of the radar antenna system is directed to the passive multi-beam direction finder (PMF). radiation from its antenna. By putting in accordance with the measured differences in the angular coordinates of the radar and the reflecting objects actually existing on the ground, as well as the moments of receiving the PMP antenna both direct signals emitted by the side lobes of the radar antenna and radar signals re-reflected by the terrain, and knowing the coordinates of the reflecting objects actually existing on the ground, the location is calculated Radar.

Способ поясняется фиг. 1, согласно которой в точке Е расположен импульсный передатчик РЛС, в точке О - пеленгатор, в точке А - единственный переотражающий объект окружающей местности. Импульсы, излученные передатчиком РЛС, приходят в точку приема О (антенну ПМП) по прямому пути ЕО и по пути ЕАО, отразившись от объекта местности А. Приемный пункт имеет слабонаправленные антенны и способен принимать как прямые сигналы передатчика РЛС, излученные боковыми лепестками антенны РЛС, так и переотраженные от объектов местности сигналы при направлении на них главного лепестка антенны РЛС, а так же измерять углы прихода и прямого и переотраженного местностью сигналов и задержку τ между ними. По задержке τ определяется разность длин путей прямого и переотраженного сигнала δ=сτ=ЕА+АО-ЕО, где с - скорость света. Из последнего соотношения следует, что EA+AO=R+δ, где R - расстояние. Это означает, что точка А лежит на эллипсе, в фокусах которого расположены передающее и приемное устройства, и что сумма расстояний от любой точки эллипса до его фокусов равна R+δ.The method is illustrated in FIG. 1, according to which a pulse transmitter of the radar is located at point E, at point O - a direction finder, at point A - the only re-reflecting object of the surrounding area. The pulses emitted by the radar transmitter arrive at the receiving point O (PMP antenna) along the direct path EO and along the EAO path, reflecting from the terrain object A. and signals re-reflected from terrain objects when the main lobe of the radar antenna is directed at them, as well as to measure the angles of arrival of both direct and re-reflected signals by the terrain and the delay τ between them. The delay τ is used to determine the difference between the path lengths of the direct and re-reflected signal δ = cτ = EA + AO-EO, where c is the speed of light. From the last relation it follows that EA + AO = R + δ, where R is the distance. This means that point A lies on the ellipse, in the foci of which the transmitting and receiving devices are located, and that the sum of the distances from any point of the ellipse to its foci is equal to R + δ.

Из фиг. 1 также следует, что для любой точки, находящейся на эллипсе, выполняется соотношение:From FIG. 1 also implies that for any point located on the ellipse the following relation holds:

Figure 00000014
Figure 00000014

где α - угол между приемником ПМП и отражающим объектом,where α is the angle between the PMF receiver and the reflecting object,

х - горизонтальная координата точки эллипса,x - horizontal coordinate of the point of the ellipse,

у - вертикальная координата точки эллипса.y is the vertical coordinate of the point of the ellipse.

Подставляя формулу (6) в уравнение эллипса находим координаты х и у отражающего объекта А:Substituting formula (6) into the equation of the ellipse, we find the coordinates x and y of the reflecting object A:

Figure 00000015
Figure 00000015

Figure 00000016
Figure 00000016

Дальность до источника радиоизлучения оценивается путем сравнения действительных координат xni, yni, занесенных в память компьютера, с рассчитанными по формулам (7 и 8), в которые были подставлены измеренные значения угла

Figure 00000017
, пространственная разность путей распространения сигналов δ и переменная величина R. За оценку дальности принимается такое значение R, при котором разность между рассчитанными и заложенными в память компьютера координатами минимальна. Вследствие неизбежности ошибок измерений полное совпадение рассчитанных координат и координат, занесенных в память компьютера, маловероятно, поэтому формула для оценки дальности до источника радиоизлучения при использовании одного переотражающего объекта может быть записана как:The range to the source of radio emission is estimated by comparing the actual coordinates x ni , y ni , entered in the computer memory, with those calculated by formulas (7 and 8), into which the measured values of the angle were substituted
Figure 00000017
, the spatial difference of the signal propagation paths δ and the variable value R. The value of R is taken as an estimate of the range, at which the difference between the coordinates calculated and stored in the computer's memory is minimal. Due to the inevitability of measurement errors, complete coincidence of the calculated coordinates and coordinates stored in the computer memory is unlikely, therefore the formula for estimating the distance to the radio emission source when using one re-reflecting object can be written as:

R=arg minR⎣xi(R,α,δ)-xni)2+(yi(R,α,δ)-yni)2⎦R = arg min R ⎣x i (R, α, δ) -x ni ) 2 + (y i (R, α, δ) -y ni ) 2 ⎦

где xi(R, α, δ) и yi(R, α, δ) - координаты i-ого отражающего объекта.where x i (R, α, δ) and y i (R, α, δ) are the coordinates of the i-th reflecting object.

Поскольку, как показывает практика, в зоне действия приемного пункта (пеленгатора) обычно имеется несколько отражающих объектов, которые могут быть использованы для определения дальности R, формула для оценки дальности R в этом случае может быть записана в виде:Since, as practice shows, in the coverage area of the receiving point (direction finder) there are usually several reflective objects that can be used to determine the range R, the formula for estimating the range R in this case can be written as:

Figure 00000018
Figure 00000018

Дальность R, удовлетворяющая формуле (9) принимается за истинную.Range R satisfying formula (9) is taken as true.

Структурная схема устройства приведена на фиг. 2, на которой обозначено:The block diagram of the device is shown in Fig. 2, which indicates:

1 - первая антенна;1 - the first antenna;

2 - первое приемное устройство;2 - the first receiving device;

3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);3 - the first analog-to-digital converter (ADC);

4 - устройство обнаружения сигналов;4 - signal detection device;

5 - генератор тактовых импульсов;5 - clock pulse generator;

6 - устройство выделения прямых сигналов РЛС;6 - device for separating direct signals from the radar;

7 - счетчик временных интервалов;7 - counter of time intervals;

8 - устройство памяти;8 - memory device;

9 - компьютер;9 - computer;

10 - вторая антенна;10 - second antenna;

11 - второе приемное устройство;11 - the second receiving device;

12 - второй АЦП;12 - second ADC;

13 - управляемый логический вентиль;13 - controlled logic gate;

14 - моноимпульсный вычислитель пеленга.14 - monopulse bearing calculator.

Устройство содержит первую антенну 1, первое приемное устройство 2, вход которого подключен к выходу первой антенны 1, первый АЦП 3, устройство обнаружения сигналов 4, устройство 6 выделения прямых сигналов РЛС, счетчик 7 временных интервалов и устройство 8 памяти, и компьютер 9, вход которого соединен с выходом устройства 8 памяти, вторую антенну 10 и второе приемное устройство 11, вход которого соединен с выходом второй антенны 10, второй АЦП 12, содержащий два входа, первый из которых соединен с выходом второго приемного устройства 11, и один выход, генератор 5 тактовых импульсов, имеющий один выход, управляемый логический вентиль 13, имеющий два входа, первый из которых соединен с выходом счетчика 7 временных интервалов, второй -с выходом устройства 4 обнаружения сигналов, и один выход, моноимпульсный вычислитель пеленга 14, имеющий четыре входа, первый из которых соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй и третий - с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, четвертый - с выходом генератора тактовых импульсов, и один выход, второй вход в первом аналого-цифровом преобразователе соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом первого приемного устройства, второй и третий входы в устройстве обнаружения сигналов соединены соответственно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя и выходом генератора тактовых импульсов, входы второй, третий и четвертый в устройстве памяти соединены соответственно с выходом устройства выделения прямых сигналов РЛС, выходом моноимпульсного вычислителя пеленга и выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в устройстве выделения прямых сигналов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в счетчике временных интервалов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый вход устройства обнаружения сигналов - с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход устройства выделения прямых сигналов РЛС - с выходом моноимпульсного вычислителя пеленга, и первый вход устройства памяти - с выходом управляемого логического вентиля. В способе, реализуемом в прототипе, для определения дальности до РЛС необходима точная априорная информация о координатах местных радиоконтрастных переотражающих объектах, что на море принципиально невозможно, а на суше требует наличия радиоконтрастных элементов местности и выполнения предварительных измерений. Кроме того, необходимость использования в ПМП сигналов, излучаемых антенной РЛС по боковым лепесткам, уменьшает дальность действия прототипа. Дальность в прототипе оценивается вероятностным критерием, что допускает возможность появления грубых ошибок измерений.The device contains the first antenna 1, the first receiving device 2, the input of which is connected to the output of the first antenna 1, the first ADC 3, a signal detection device 4, a device 6 for separating direct radar signals, a counter 7 of time intervals and a memory device 8, and a computer 9, input which is connected to the output of the memory device 8, the second antenna 10 and the second receiving device 11, the input of which is connected to the output of the second antenna 10, the second ADC 12 containing two inputs, the first of which is connected to the output of the second receiving device 11, and one output, the generator 5 clock pulses, having one output, controlled by a logic gate 13 having two inputs, the first of which is connected to the output of the counter 7 of time intervals, the second to the output of the signal detection device 4, and one output, a monopulse calculator of bearing 14 having four inputs, the first of which is connected to the output of the signal detection device, the second and third to the outputs of the first and second analog-digital pre generators, the fourth - with the output of the clock pulse generator, and one output, the second input in the first analog-to-digital converter is connected to the output of the clock pulse generator, and its first input is connected to the output of the first receiver, the second and third inputs in the signal detection device are connected respectively with the output of the second analog-to-digital converter and the output of the clock pulse generator, the inputs of the second, third and fourth in the memory device are connected, respectively, with the output of the device for extracting direct signals from the radar, the output of the monopulse calculator of bearing and the output of the clock pulse generator, the second input in the device for extracting direct signals is connected with the output of the clock pulse generator, the second input in the time interval counter is connected to the output of the clock pulse generator, and its first input is connected to the output of the signal detection device, the second input of the second analog-to-digital converter is connected to the output of the clock generator pulses, the first input of the signal detection device - with the output of the first analog-to-digital converter, the first input of the direct radar signal extraction device - with the output of a monopulse bearing calculator, and the first input of the memory device - with the output of a controlled logic gate. In the method implemented in the prototype, in order to determine the range to the radar, accurate a priori information about the coordinates of local radio-contrast re-reflecting objects is required, which is fundamentally impossible at sea, but on land requires radio-contrast terrain elements and preliminary measurements. In addition, the need to use in the PMP the signals emitted by the radar antenna along the side lobes reduces the range of the prototype. The range in the prototype is assessed by a probabilistic criterion, which allows the possibility of gross measurement errors.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа путем обеспечения определения местоположения как РЛС кругового, так и секторного обзора относительно ПМП при отсутствии на местности радиоконтрастных объектов, например, в море, при одновременном повышении дальности действия системы, поскольку не требуется приема сигналов РЛС по боковым лепесткам антенны РЛС.The technical result of the invention is to expand the functionality of the method by ensuring the location of both the radar circular and sectorial view relative to the PMP in the absence of radio contrast objects on the ground, for example, in the sea, while increasing the range of the system, since it is not required to receive radar signals from lateral radar antenna lobes.

Так как определение местоположения РЛС выполняется по детерминированным соотношениям (не используются вероятностные соотношения), то исключаются грубые ошибки. При этом, поскольку исключается вероятностная оценка местоположения РЛС, повышается достоверность результатов измерений.Since the determination of the location of the radar is performed according to deterministic relationships (probability relationships are not used), gross errors are excluded. In this case, since the probabilistic assessment of the radar location is excluded, the reliability of the measurement results increases.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом способе определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором (ПМП) с управляемыми лучами, по меньшей мере, трехлучевым пеленгатором, заключающийся в приеме и выделении в ПМП прямых импульсных сигналов, излучаемых РЛС по узкому лучу, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли или моря, отличающемся тем, что осуществляют прием прямых импульсных сигналов, излученных РЛС при проходе сканирующей антенной РЛС направления на ПМП, и измеряют их длительности

Figure 00000019
, направляют первый луч ПМП на РЛС, затем обнаруживают и измеряют длительности τ1i сигналов, принятые по второму лучу ПМП, далее обнаруживают и измеряют длительности τ2i интервалов времени, измеряемых от переднего фронта сигнала, пришедшего по второму лучу до заднего фронта сигнала, принятого по третьему лучу, после чего определяют угол αi поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП по формуле:Achievement of the specified technical result is provided in the proposed method for determining the location of the scanning radar by a passive multi-beam direction finder (PMP) with controlled beams, at least a three-beam direction finder, which consists in receiving and selecting in the PMF direct pulse signals emitted by the radar along a narrow beam, detecting pulse signals, re-reflected by the underlying surface of the earth or sea, characterized in that they receive direct impulse signals emitted by the radar when the scanning antenna of the radar passes the direction to the PMP, and measure their duration
Figure 00000019
, direct the first PMP beam to the radar, then detect and measure the duration τ 1i of the signals received on the second PMP beam, then detect and measure the duration τ 2i of time intervals measured from the leading edge of the signal that came along the second beam to the trailing edge of the signal received on the third beam, after which the angle α i of the radar antenna rotation relative to the direction of the first PMF beam is determined by the formula:

Figure 00000020
Figure 00000020

где τИ - длительность зондирующего импульса РЛС, τ1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу, τ2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу, ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП, θ12 - угол между осями первого и второго лучей ПМП, θ23 - угол между осями второго и третьего лучей ПМП, при этом расстояние ОС от ПМП до РЛС определяют по формулам:where τ И is the duration of the radar probe pulse, τ 1i is the duration of signals received along the second beam, τ 2i is the duration of time intervals measured from the leading edges of signals received along the second beam to the trailing edges of signals received along the third beam, ψ is the width directional patterns of the AMP beams, θ 12 is the angle between the axes of the first and second beams of the PMP, θ 23 is the angle between the axes of the second and third beams of the PMF, while the distance of the OS from the PMP to the radar is determined by the formulas:

Figure 00000021
Figure 00000021

Достижение технического результата приведенными отличиями можно пояснить с использованием геометрических построений, представленных на фиг. 3. РЛС находится в точке С, пассивный многолучевой пеленгатор с управляемыми лучами расположен в точке О, первый луч которого направлен на РЛС, второй и третий лучи пеленгатора имеют одинаковую ширину ψ, угол между ними равен θ23, при этом угол между первым и вторым лучами равен θ12.The achievement of the technical result with the above differences can be explained using the geometric constructions shown in Fig. 3. The radar is located at point C, a passive multi-beam direction finder with controlled beams is located at point O, the first beam of which is directed to the radar, the second and third beams of the direction finder have the same width ψ, the angle between them is θ 23 , while the angle between the first and second rays is equal to θ 12 .

При нахождении РЛС вне лучей ПМП и вращении антенны РЛС, в моменты направления антенны РЛС на ПМП, одновременно на выходах всех лучей пеленгатора появляются пачки импульсов, принятые по боковым лепесткам антенны ПМП. При нахождении РЛС в пределах первого луча ПМП и направлении луча РЛС на ПМП, пачки импульсов, принимаемые приемником первого луча (прямые сигналы), будут иметь не менее чем на 20 дб амплитуду большую, чем в приемниках второго и третьего лучей. Направление первого луча ПМП на РЛС осуществляется по максимуму амплитуды импульсов в пачке при последовательных сканированиях луча РЛС.When the radar is outside the beams of the PMP and the radar antenna rotates, at the moments of the direction of the radar antenna at the PMP, at the same time at the outputs of all beams of the direction finder, bursts of pulses appear, received along the side lobes of the PMP antenna. When the radar is within the first beam of the PMP and the direction of the radar beam to the PMP, the bursts of pulses received by the receiver of the first beam (direct signals) will have an amplitude greater than at least 20 dB than in the receivers of the second and third beams. The direction of the first PMF beam to the radar is carried out according to the maximum amplitude of the pulses in the burst during successive scans of the radar beam.

В соответствии с геометрической интерпретацией задачи определения координат РЛС на фиг. 3 обозначены:In accordance with the geometric interpretation of the problem of determining the coordinates of the radar in Fig. 3 are indicated:

направления каждого из трех лучей пеленгатора;directions of each of the three beams of the direction finder;

О - точка расположения фазового центра антенны пеленгатора (ПМП);О is the point of location of the phase center of the direction finder antenna (DF);

С - точка нахождения РЛС;C - the point of location of the radar;

αi - угол поворота антенны РЛС относительно направления от РЛС на ПМП;α i is the angle of rotation of the radar antenna relative to the direction from the radar to the PMP;

ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП;ψ is the width of the directional pattern of the PMF beams;

а, b, е - точки пересечения направления оси антенны РЛС с границами второго и третьего лучей; a , b, e - points of intersection of the direction of the radar antenna axis with the boundaries of the second and third beams;

θ12 - угол между направлениями осей первого луча ПМП и второго луча ПМП;θ 12 - the angle between the directions of the axes of the first beam of the PMP and the second beam of the PMP;

θ23 - угол между направлениями осей второго луча ПМП и третьего луча ПМП,θ 23 is the angle between the directions of the axes of the second beam of the PMF and the third beam of the PMF,

β - азимут первого луча, направленного на РЛС.β is the azimuth of the first beam directed to the radar.

Распространяясь по лучу антенны РЛС, зондирующий импульс облучает подстилающую поверхность земли или моря, возникающий при этом рассеянный сигнал представляет собой узкополосный нормальный процесс. При отражении зондирующего сигнала в области локальных отражателей в пределах соответствующего луча ПМП, рассеянный сигнал принимается приемником этого луча в виде импульсного эхо-сигнала, представляющего собой отрезок узкополосного нормального процесса.Propagating along the beam of the radar antenna, the probing pulse irradiates the underlying surface of the earth or sea, the resulting scattered signal is a narrow-band normal process. When the probing signal is reflected in the area of local reflectors within the corresponding beam of the PMF, the scattered signal is received by the receiver of this beam in the form of a pulsed echo signal, which is a segment of a narrow-band normal process.

Длительность формируемого импульсного эхосигнала определяется временем прохождения зондирующего импульса в пределах соответствующего луча. Момент окончания формируемого импульсного эхо-сигнала соответствует моменту достижения задним фронтом зондирующего импульса границы луча ПМП, удаленной от РЛС. Следовательно, рассеянный поверхностью эхо-сигнал, приходит в приемники второго и третьего лучей ПМП в виде импульсов узкополосного нормального процесса, последовательно во времени. Эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки а, на приемник ПМП (точку О) придет через интервал времени t a =Оа/с, а эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки b, придет на антенну пеленгатора через интервал времени tb=(ab+Ob)/c. Следовательно, учитывая длительность зондирующего импульса τИ, запишемThe duration of the generated pulse echo signal is determined by the transit time of the probe pulse within the corresponding beam. The moment of the end of the generated pulse echo signal corresponds to the moment when the trailing edge of the probing pulse reaches the boundary of the PMF beam, which is remote from the radar. Consequently, the echo signal scattered by the surface arrives at the receivers of the second and third beams of the PMF in the form of pulses of a narrow-band normal process, sequentially in time. Echo scattered from the surface in the vicinity of the point a PPM receiver (point G) comes after a time interval t a = O and / sec, and the echo scattered from the surface in the vicinity of the point b, comes to a time interval antenna finder t b = (a b + Ob) / c. Therefore, taking into account the duration of the probing pulse τ И , we write

Figure 00000022
Figure 00000022

Аналогично, задержка τ2i эхосигнала, принятого третьим лучом, относительно сигнала, пришедшего по первому лучу определится как:Similarly, the delay τ 2i of the echo signal received by the third beam relative to the signal arriving along the first beam is defined as:

Figure 00000023
Figure 00000023

Для сокращения записи математических выкладок обозначим:To reduce the recording of mathematical calculations, we denote:

Figure 00000024
Figure 00000024

Figure 00000025
α2=αi+β1; α3=α2+ψ; β2=θ23+ψ
Figure 00000025
α 2 = α i + β 1 ; α 3 = α 2 + ψ; β 2 = θ 23 + ψ

Рассмотрим

Figure 00000026
и, применив теорему синусов, выразим стороны ab и Ob этого треугольника через сторону Оа.Consider
Figure 00000026
and, applying the theorem of sines, we express the sides a b and Ob of this triangle through the side O a .

Figure 00000027
Figure 00000027

Подставим эти выражения в (12):We substitute these expressions in (12):

Figure 00000028
Откуда
Figure 00000028
From where

Figure 00000029
Figure 00000029

Рассмотрев аналогичным образом

Figure 00000030
, получим выражения:Considering in a similar way
Figure 00000030
, we get the expressions:

Figure 00000031
Figure 00000031

Подставим эти выражения в (13):Substitute these expressions in (13):

Figure 00000032
Figure 00000032

ОткудаFrom where

Figure 00000033
Figure 00000033

Приравняем правые части уравнений (15) и (16):Let us equate the right-hand sides of equations (15) and (16):

Figure 00000034
Учтем следующие соотношения:
Figure 00000034
Let us take into account the following relations:

Figure 00000035
Figure 00000035

и проведем упрощение обеих частей уравнения (17).and simplify both sides of equation (17).

Сократив соответствующие части на

Figure 00000036
и
Figure 00000037
получим:Reducing the corresponding parts by
Figure 00000036
and
Figure 00000037
we get:

Figure 00000038
Figure 00000038

Учитывая, чтоConsidering that

Figure 00000039
Figure 00000039

И тогда левая часть уравнения (18) примет вид:And then the left side of equation (18) will take the form:

Figure 00000040
Figure 00000040

Правая часть уравнения (18) примет вид:The right side of equation (18) will take the form:

Figure 00000041
Figure 00000041

Figure 00000042
Figure 00000042

Приравняем выражения (19) и (20):Let's equate expressions (19) and (20):

Figure 00000043
Figure 00000043

Откуда выразимWhere do we express

Figure 00000044
Figure 00000044

Тогда α2 можно вычислить по формуле:Then α 2 can be calculated by the formula:

Figure 00000045
Figure 00000045

Учитывая принятое ранее обозначение β2=θ23+ψ запишемTaking into account the previously adopted designation β 2 = θ 23 + ψ, we write

Figure 00000046
Figure 00000046

Что позволяет определить угол αi:That allows you to determine the angle α i :

Figure 00000047
Figure 00000047

Figure 00000048
Figure 00000048

С учетом (19) и (20) можно записать выражения для дальности Оа:Taking into account (19) and (20), we can write expressions for the range O a :

Figure 00000049
и
Figure 00000050
Figure 00000049
and
Figure 00000050

Учитывая принятое ранее обозначение β2=θ23+ψ запишемTaking into account the previously adopted designation β 2 = θ 23 + ψ, we write

Figure 00000051
и
Figure 00000052
Figure 00000051
and
Figure 00000052

Тогда по теореме синусов из ΔСОа можно получить искомую дальность ОС:Then, by the theorem of sines from ΔCO a, you can get the required range of the OS:

Figure 00000053
Figure 00000053

Формулы для определения дальности ОС будут иметь вид:Formulas for determining the range of the OS will be as follows:

Figure 00000054
и
Figure 00000055
Figure 00000054
and
Figure 00000055

Учитывая принятое ранее обозначение β2=θ23+ψ запишемTaking into account the previously adopted designation β 2 = θ 23 + ψ, we write

Figure 00000056
Figure 00000056

Из формулы, (21) при различных положениях αi луча антенны РЛС можно получить значительное число М статистически независимых отсчетов величин Rк Причем М определяется числом импульсов, появляющихся на выходах приемников при сканировании антенны РЛС, для которых величина отношения сигнал/шум будет достаточной для выполнения дальномерных измерений. В случае пеленгации судовых РЛС при взволнованной поверхности моря это дальность порядка 10 км.From the formula, (21) at different positions α i of the radar antenna beam, it is possible to obtain a significant number M of statistically independent readings of the values of R k Moreover, M is determined by the number of pulses appearing at the outputs of the receivers when scanning the radar antenna, for which the signal-to-noise ratio will be sufficient for performing rangefinder measurements. In the case of direction finding of ship radars with rough sea surface, this range is about 10 km.

Как следует из вышесказанного, в предложенном способе определение местоположения РЛС возможно и для РЛС кругового обзора и для РЛС секторного обзора, при любом типе подстилающей поверхности, кроме зеркально гладкой поверхности воды, что существенно расширяет функциональные возможности способа.As follows from the foregoing, in the proposed method, determining the location of the radar is possible both for a radar with a circular view and for a radar with a sector view, for any type of underlying surface, except for a mirror-smooth water surface, which significantly expands the functionality of the method.

На фиг. 4 приведен пример структурной схемы устройства для реализации предлагаемого способа, на фиг. 5 приведена блок-схема алгоритма осуществления предлагаемого способа.FIG. 4 shows an example of a block diagram of a device for implementing the proposed method; FIG. 5 shows a block diagram of the algorithm for implementing the proposed method.

На фиг. 4 показаны:FIG. 4 shows:

15 - антенна первого луча;15 - antenna of the first beam;

16 - антенна второго луча;16 - antenna of the second beam;

17 - антенна третьего луча;17 - antenna of the third beam;

18 - приемник первого луча;18 - receiver of the first beam;

19 - приемник второго луча;19 - receiver of the second beam;

20 - приемник третьего луча;20 - receiver of the third beam;

21 - система автоматического управления положением луча;21 - automatic control system for the position of the beam;

22 - обнаружитель сигнала первого луча;22 - first beam signal detector;

23 - обнаружитель сигнала второго луча;23 - second beam signal detector;

24 - обнаружитель сигнала третьего луча;24 - detector of the signal of the third beam;

25 - селектор прямого сигнала;25 - direct signal selector;

26 - измеритель длительности зондирующего импульса τи;26 - measuring the duration of the probing pulse τ and ;

27 - измеритель длительности τ1i;27 - meter of duration τ 1i ;

28 - измеритель длительности τ2i,28 - meter of duration τ 2i ,

29 - вычислитель.29 - calculator.

При этом выходы антенны 15 первого луча, антенны 16 второго луча и антенны 17 третьего луча соединены с входами соответствующих приемников 18, 19, 20, выходы которых соединены с входами соответствующих обнаружителей 22, 23, 24 эхо-сигналов, выходы всех обнаружителей подключены к соответствующим селектора прямого сигнала 25 и входам измерителей 26, 27, 28 длительности импульсов τи, τ1i и τ2i, первый выход селектора 25 прямого сигнала соединен с первым входом измерителя 26 длительности τи зондирующего импульса, выход которого соединен с первым входом вычислителя 29, второй и третий входы которого подключены соответственно к выходу измерителя 27 длительности импульса τ1i и измерителя 28 длительности импульса τ2i, второй выход селектора 25 прямого сигнала связан со вторым входом системы 21 автоматического управления, первый вход которой подключен к выходу приемника 18 первого луча, а первый выход связан с антенной 15 первого луча, при этом выходом ПМП являются выход вычислителя 29 и второй выход системы 21 автоматического управления. Предлагаемый способ осуществляется в приведенном устройстве следующим образом.In this case, the outputs of the antenna 15 of the first beam, antenna 16 of the second beam and antenna 17 of the third beam are connected to the inputs of the corresponding receivers 18, 19, 20, the outputs of which are connected to the inputs of the corresponding detectors 22, 23, 24 of echo signals, the outputs of all detectors are connected to the corresponding direct signal selector 25 and the inputs of the meters 26, 27, 28 of the pulse duration τ and , τ 1i and τ 2i , the first output of the direct signal selector 25 is connected to the first input of the meter 26 of the duration τ and the probe pulse, the output of which is connected to the first input of the calculator 29, the second and third inputs of which are connected respectively to the output of the meter 27 of the pulse duration τ 1i and the meter 28 of the pulse duration τ 2i , the second output of the direct signal selector 25 is connected to the second input of the automatic control system 21, the first input of which is connected to the output of the receiver 18 of the first beam, and the first output is connected to the antenna 15 of the first beam, while the output of the PMP is the output of the calculator 29 and a second output of the automatic control system 21. The proposed method is carried out in the above device as follows.

При нахождении РЛС вне первого луча ПМП осуществляется поиск РЛС путем сканирования диаграммы ПМП. Поскольку прямые зондирующие сигналы имеют большую мощность, то при направлении антенны РЛС на ПМП они принимаются боковыми лепестками всех трех лучей одновременно и имеют примерно одинаковую амплитуду. Прямые зондирующие сигналы РЛС по первому, второму и третьим лучам поступают в соответствующие приемники 18, 19, 20, где осуществляется процедура фильтрации и усиления сигналов до требуемого уровня и последующее их обнаружение в обнаружителях 22, 23, 24. С выходов обнаружителей 22, 23, 24 прямые зондирующие сигналы поступают на входы селектора 25 прямого сигнала, при совпадении во времени всех трех импульсов вырабатывается выходной сигнал селектора 25 прямого сигнала, который поступает на вход измерителя 26 длительности

Figure 00000057
зондирующего импульса РЛС. Поскольку мощность прямого зондирующего сигнала значительно больше мощности рассеянного поверхностью сигнала, то в течение некоторого времени на все приемники ПМП будут приходить только прямые зондирующие сигналы при направлении антенны РЛС на ПМП, т.е. при αi=0. В этом случае принимаемые при αi>0 рассеянные поверхностью эхосигналы будут иметь слишком маленькую мощность и не смогут проходить через обнаружители 23, 24.When the radar is outside the first beam of the PMP, the search for the radar is carried out by scanning the PMP diagram. Since the direct sounding signals have a high power, then when the radar antenna is directed to the PMP, they are received by the side lobes of all three beams simultaneously and have approximately the same amplitude. Direct probing signals of the radar on the first, second and third beams are fed to the corresponding receivers 18, 19, 20, where the procedure of filtering and amplifying the signals to the required level is carried out and their subsequent detection in the detectors 22, 23, 24. From the outputs of the detectors 22, 23, 24 direct probing signals are fed to the inputs of the direct signal selector 25, when all three pulses coincide in time, the output signal of the direct signal selector 25 is generated, which is fed to the input of the duration meter 26
Figure 00000057
radar probe pulse. Since the power of the direct sounding signal is much higher than the power of the signal scattered by the surface, then for some time only direct sounding signals will come to all AMP receivers when the radar antenna is directed to the PMP, i.e. for α i = 0. In this case, the echo signals received at α i > 0, scattered by the surface, will have too little power and will not be able to pass through the detectors 23, 24.

При появлении РЛС в первом луче ПМП и при направлении антенны РЛС на ПМП, на выходе приемника 18 первого луча появляются импульсы значительно большей амплитуды, чем во втором и третьим лучах, сигнализирующие о нахождении РЛС в пределах первого луча. При этом, когда луч РЛС в процессе сканирования направляется на первый луч ПМП, на выходе приемника первого луча появится пачка импульсов, модулированная по амплитуде по закону, определяемому формой диаграмм направленности РЛС и ПМП. Эти импульсы поступают через первый вход системы 21 автоматического управления, которая по известным (см. 6 Радиосистемы управления: учебник для вузов/под ред. В.А. Вейцеля. - М.; Дрофа. 2005. см. стр. 157) методам осуществляет слежение за РЛС по угловой координате.When the radar appears in the first beam of the PMP and when the radar antenna is directed to the PMP, pulses of significantly greater amplitude appear at the output of the receiver 18 of the first beam than in the second and third beams, signaling that the radar is within the first beam. In this case, when the radar beam in the process of scanning is directed to the first beam of the PMF, a burst of pulses will appear at the output of the receiver of the first beam, modulated in amplitude according to the law determined by the shape of the radiation patterns of the radar and PMF. These pulses come through the first input of the automatic control system 21, which, according to the known (see 6 Radio control systems: textbook for universities / edited by V.A. Veitsel. - M .; Bustard. 2005, see p. 157) methods tracking the radar on the angular coordinate.

В момент прихода по второму лучу эхосигнала достаточной мощности, появляется импульс на выходе приемника 19 второго луча и обнаружителя 23 эхо-сигнала второго луча, который поступает на вход измерителя 27 длительности τ1i и далее на второй вход вычислителя 29. Одновременно передним фронтом импульса с выхода обнаружителя 23 запускается измеритель 28 длительности τ2i, который останавливается задним фронтом сигнала с выхода обнаружителя 24 третьего луча. Измеренные таким образом длительности τи, τ1i, τ2i поступают по соответствующим входам на вычислитель 29, куда также вводятся величины с, θ12, θ23, ψ. Вычислитель по соотношению (21) рассчитывает угол αi поворота луча антенны РЛС относительно направления от ПМП на РЛС.At the moment of arrival along the second beam of an echo of sufficient power, a pulse appears at the output of the receiver 19 of the second beam and the detector 23 of the echo of the second beam, which is fed to the input of the meter 27 of duration τ 1i and then to the second input of the calculator 29. Simultaneously, the leading edge of the pulse from the output detector 23 starts the meter 28 duration τ 2i , which is stopped by the trailing edge of the signal from the output of the detector 24 of the third beam. The durations τ and , τ 1i , τ 2i measured in this way are fed through the corresponding inputs to the calculator 29, where the values with, θ 12 , θ 23 , ψ are also entered. The calculator according to the relation (21) calculates the angle α i of rotation of the radar antenna beam relative to the direction from the PMP to the radar.

Figure 00000058
Figure 00000058

и затем по соотношениям (22) дальность до РЛС.and then, according to relations (22), the range to the radar.

Figure 00000059
и
Figure 00000060
Figure 00000059
and
Figure 00000060

гдеWhere

αi - угол поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП, который направлен на РЛС,α i is the angle of rotation of the radar antenna relative to the direction of the first PMP beam, which is directed to the radar,

τИ - длительность зондирующего импульса РЛС,τ And - the duration of the radar probe pulse,

τ1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу,τ 1i is the duration of the signals received on the second beam,

τ2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу,τ 2i is the duration of the time intervals measured from the leading edges of the signals arriving along the second beam to the trailing edges of the signals received along the third beam,

ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП,ψ is the width of the directional pattern of the PMF beams,

θ12 - угол между осями первого и второго лучей ПМП,θ 12 - the angle between the axes of the first and second rays of the PMF,

θ23 - угол между осями второго и третьего лучей ПМП,θ 23 is the angle between the axes of the second and third rays of the PMF,

с - скорость света.c is the speed of light.

Результаты вычисления дальности ОС до РЛС на основе измерений τ1i, и τ2i являются статистически независимыми и могут быть подвергнуты дальнейшей статистической обработке.The results of calculating the range of the OS to the radar based on the measurements of τ 1i , and τ 2i are statistically independent and can be subjected to further statistical processing.

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.Let's consider an example of execution of the blocks of the proposed device.

В качестве антенн 15, 16, 17 первого, второго и третьего лучей соответственно могут быть использована ФАР с электронным сканированием по азимуту (см. 5. Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т. 2, М., «Сов. радио», 1977, стр. 132-138).As antennas 15, 16, 17 of the first, second and third beams, respectively, phased array with electronic scanning in azimuth can be used (see 5. Handbook on radar, ed. M. Skolnik, vol. 2, M., "Sov. Radio ", 1977, pp. 132-138).

Приемники 18, 19, 20, входящие в состав пеленгатора, - супергетеродинного типа и могут быть выполнены как в (см. 6. Справочник по основам радиолокационной техники, М., 1967, стр. 343-344).Receivers 18, 19, 20, which are part of the direction finder, are of the superheterodyne type and can be made as in (see 6. Handbook on the basics of radar technology, Moscow, 1967, pp. 343-344).

Обнаружители 22, 23, 24 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975)Detectors 22, 23, 24 can be performed as in (7. Search, detection and measurement of signal parameters in radio navigation systems. Edited by Yu.M. Kazarinov. Moscow: Sov. Radio. 1975)

Измерители длительности 26, 27, 28 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975)Duration meters 26, 27, 28 can be made as in (7. Search, detection and measurement of signal parameters in radio navigation systems. Edited by Yu.M. Kazarinov. M .: Sov. Radio. 1975)

Вычислитель 28 представляет собой устройство, реализующие вычислительные процедуры в соответствии с блок-схемой алгоритма, представленной на фиг. 5. и может быть выполнен на соответствующих ПЛИС, используемых, например в (см. 8. Патент на полезную модель РФ №72339 МПК G06F 15/16 опубл. 10.04.2008).Calculator 28 is a device that implements computational procedures in accordance with the flowchart shown in FIG. 5. and can be executed on the corresponding FPGAs, used, for example, in (see 8. Patent for utility model of the Russian Federation No. 72339 IPC G06F 15/16 publ. 10.04.2008).

Селектор 24 прямого сигнала может быть выполнен на основе схемы совпадений на три входа, как в (9. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств. Томск, В-Спектр 2012).The direct signal selector 24 can be made on the basis of a coincidence circuit for three inputs, as in (9. Potekhin VA Circuitry of digital devices. Tomsk, V-Spectrum 2012).

Система 21 автоматического управления может быть выполнена, как в (6. Радиосистемы управления: учебник для вузов/под ред. В.А. Вейцеля. - М; Дрофа. 2005. см. стр. 157).Automatic control system 21 can be performed as in (6. Radio control systems: textbook for universities / edited by VA Veitsel. - M; Bustard. 2005. see p. 157).

Claims (4)

Способ определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором (ПМП) с управляемыми лучами, по меньшей мере, трехлучевым пеленгатором, заключающийся в приеме и выделении в ПМП прямых импульсных сигналов, излучаемых РЛС по узкому лучу, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли, отличающийся тем, что осуществляют прием и измерение длительности
Figure 00000061
прямых импульсных сигналов, излученных РЛС при проходе сканирующей антенной РЛС направления на ПМП, направляют первый луч ПМП на РЛС, затем обнаруживают и измеряют длительности τ1i сигналов, принятые по второму лучу ПМП, далее обнаруживают и измеряют длительности τ2i интервалов времени, измеряемых от переднего фронта сигнала, пришедшего по второму лучу до заднего фронта сигнала, принятого по третьему лучу, после чего определяют угол αi поворота антенны РЛС относительно направления первого луча ПМП по формуле:A method for determining the location of a scanning radar with a passive multi-beam direction finder (PMF) with controlled beams, at least a three-beam direction finder, which consists in receiving and separating in the PMF direct pulse signals emitted by the radar along a narrow beam, detecting pulse signals re-reflected by the underlying earth surface, characterized by that receive and measure the duration
Figure 00000061
direct pulse signals emitted by the radar when the scanning antenna of the radar passes the direction to the PMP, direct the first beam of the PMP to the radar, then detect and measure the duration τ 1i of the signals received on the second beam of the PMP, then detect and measure the duration τ 2i of the time intervals measured from the forward front of the signal that came along the second beam before the trailing edge of the signal received along the third beam, after which the angle α i of the radar antenna rotation relative to the direction of the first beam of the PMF is determined by the formula:
Figure 00000062
Figure 00000062
 где τИ - длительность зондирующего импульса РЛС, τ1i - длительность сигналов, принятых по второму лучу, τ2i - длительность интервалов времени, измеренных от передних фронтов сигналов, пришедших по второму лучу до задних фронтов сигналов, принятых по третьему лучу, ψ - ширина диаграммы направленности лучей ПМП, θ12 - угол между осями первого и второго лучей ПМП, θ23 - угол между осями второго и третьего лучей ПМП, с - скорость света, при этом расстояние ОС от ПМП до РЛС определяют по формулам:where τ И is the duration of the radar probe pulse, τ 1i is the duration of signals received along the second beam, τ 2i is the duration of time intervals measured from the leading edges of signals received along the second beam to the trailing edges of signals received along the third beam, ψ is the width directional patterns of the AMP beams, θ 12 is the angle between the axes of the first and second beams of the PMP, θ 23 is the angle between the axes of the second and third beams of the PMP, s is the speed of light, while the distance of the OS from the PMP to the radar is determined by the formulas:
Figure 00000063
и
Figure 00000064
Figure 00000063
and
Figure 00000064
RU2019134555A 2019-10-28 2019-10-28 Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder RU2741333C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134555A RU2741333C1 (en) 2019-10-28 2019-10-28 Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019134555A RU2741333C1 (en) 2019-10-28 2019-10-28 Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2741333C1 true RU2741333C1 (en) 2021-01-25

Family

ID=74213426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019134555A RU2741333C1 (en) 2019-10-28 2019-10-28 Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2741333C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB764822A (en) * 1952-10-27 1957-01-02 Gasaccumulator Svenska Ab Improvements in and relating to systems for automatic radio direction finding
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
RU2134891C1 (en) * 1998-02-03 1999-08-20 Иванов Александр Николаевич Passive method determining coordinates of radiating object
RU2217772C2 (en) * 2001-11-02 2003-11-27 Тамбовский военный авиационный инженерный институт Procedure establishing horizontal range of target by radiation of scanning airborne radar
RU2444748C2 (en) * 2010-02-02 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ"Связь") Method for determining distance to radiating antenna of surveillance radar
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
CN104166134A (en) * 2014-08-25 2014-11-26 电子科技大学 Real beam foresight scanning radar target two-dimension locating method
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
RU2633962C1 (en) * 2016-07-14 2017-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
RU2704029C1 (en) * 2018-12-03 2019-10-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB764822A (en) * 1952-10-27 1957-01-02 Gasaccumulator Svenska Ab Improvements in and relating to systems for automatic radio direction finding
US4882590A (en) * 1988-05-18 1989-11-21 Hughes Aircraft Company Method for locating a radio frequency emitter
RU2134891C1 (en) * 1998-02-03 1999-08-20 Иванов Александр Николаевич Passive method determining coordinates of radiating object
RU2217772C2 (en) * 2001-11-02 2003-11-27 Тамбовский военный авиационный инженерный институт Procedure establishing horizontal range of target by radiation of scanning airborne radar
RU2444748C2 (en) * 2010-02-02 2012-03-10 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ"Связь") Method for determining distance to radiating antenna of surveillance radar
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
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
CN104166134A (en) * 2014-08-25 2014-11-26 电子科技大学 Real beam foresight scanning radar target two-dimension locating method
RU2633962C1 (en) * 2016-07-14 2017-10-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича" Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
RU2704029C1 (en) * 2018-12-03 2019-10-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2633962C1 (en) Method for determining location of scanning radar station with passive multilayer pelengator
KR100852103B1 (en) Altitude estimation system and method
RU2641727C1 (en) Method of primary impulse-doppler range-finding of targets against background of narrow-band passive jamming
RU2704029C1 (en) Time method for determining range to a radio-frequency scanning source without bearing measurement
RU2557808C1 (en) Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder
RU2457505C2 (en) Apparatus for determining location of operating radar station
US10914812B2 (en) Method for locating sources emitting electromagnetic pulses
US10768269B2 (en) Method for locating electromagnetic pulse emission sources in an environment including reflectors
RU2402034C1 (en) Radar technique for determining angular position of target and device for realising said method
RU2307375C1 (en) Method for measurement of elevation angle of low-altitude target and radar for its realization
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
RU2741333C1 (en) Method of determining position of working radio frequency transceiver by passive multibeam direction finder
RU2741331C2 (en) Method for determining the position of a surveillance radar station with a passive direction finder
RU2758832C1 (en) Method for determining the location of a scanning radar by a passive multipath direction finder
Ryzhikov et al. Selection of Pulse Repetition Frequency in Radar for Flight Prediction to Detect Flight Trajectories of Small Aircraft and Unmanned Aerial Vehicles at Low Altitudes
RU2807301C1 (en) Method for determining location of radar station with scanning pattern
RU2362182C1 (en) Radial velocity measurement method and radiolocation station for its implementation
Markov et al. Software Complex for Modeling the Work of Multichannel SAR in Wide Range of Application
RU2761955C1 (en) Method for determining the flight altitude of a low-flying target of a monopulse tracking radar
RU2584332C1 (en) Device for determining motion parameters of target
RU2742581C1 (en) Time method for determining spatial coordinates of scanning radio radiation source
RU2779039C1 (en) Method for high-precision determination of the altitude of a low-flying target by a monopulse tracking radar
RU2581898C1 (en) Method of measuring angular coordinates of target
RU2802886C1 (en) Method for determining elevation angle of low-flying target and monopulse radar for its implementation
US10859688B2 (en) Method for locating electromagnetic pulse emission sources in an environment including reflectors