RU2818856C1 - Device for measuring parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle - Google Patents

Device for measuring parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle Download PDF

Info

Publication number
RU2818856C1
RU2818856C1 RU2024103882A RU2024103882A RU2818856C1 RU 2818856 C1 RU2818856 C1 RU 2818856C1 RU 2024103882 A RU2024103882 A RU 2024103882A RU 2024103882 A RU2024103882 A RU 2024103882A RU 2818856 C1 RU2818856 C1 RU 2818856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inputs
outputs
signal separation
signals
output
Prior art date
Application number
RU2024103882A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Леонидович Кашин
Александр Викторович Журавлев
Владимир Андреевич Шуваев
Василий Васильевич Исаев
Владислав Викторович Кирюшкин
Евгений Михайлович Красов
Сергей Иванович Бабусенко
Сергей Викторович Суворов
Original Assignee
Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" filed Critical Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК"
Application granted granted Critical
Publication of RU2818856C1 publication Critical patent/RU2818856C1/en

Links

Abstract

FIELD: measurement.
SUBSTANCE: invention relates to devices for measuring, using unmanned aerial vehicles (UAV), characteristics of electromagnetic field generated by a set of electromagnetic radiation sources, in particular, it can be used to measure parameters of radio signals of spatially distributed systems (SDS) of radio transmitters (RT), simultaneously emitting at a single operating frequency incoherent special signals with the same spectrum width. Essence of the disclosed solution consists in the fact that the device additionally includes a unit for spatial separation of signals, a unit for calculating directions, control unit and a removable protected machine data carrier; M onboard antennas, M tunable band-pass filters, into which an additional input is introduced, are used; onboard data storage device additionally includes N inputs, M>N, having connections to each other.
EFFECT: providing the possibility of measuring at a given point of the working space not only the total power of the set of all incoherent signals of the RT SDS, but also the amplitudes of each of the incoherent partial signals of RT included in the RT SDS.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для измерения с использованием беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) характеристик электромагнитного поля, создаваемого совокупностью источников электромагнитного излучения, в частности может быть использовано для измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенных систем (ПРС) радиопередатчиков (РПД), одновременно излучающих на единой рабочей частоте некогерентные специальные сигналы с одинаковой шириной спектра.The invention relates to devices for measuring, using unmanned aerial vehicles (UAVs), the characteristics of the electromagnetic field created by a set of sources of electromagnetic radiation, in particular, it can be used to measure the parameters of radio signals from spatially distributed systems (SDS) of radio transmitters (RPD), simultaneously emitting on a single working frequency incoherent special signals with the same spectrum width.

Известно устройство измерения параметров направленности передающей антенны, размещенное на БПЛА [1], состоящее из бортовой антенны, перестраиваемого полосового фильтра, широкополосного измерителя мощности, бортового приемника сигналов ГНСС, бортового накопителя информации, гироскопического датчика, датчика-компаса, имеющих между собой связи: выход бортовой антенны соединен с входом перестраиваемого полосового фильтра, выход которого соединен с входом широкополосного измерителя мощности, выход которого соединен с одним из входов бортового накопителя, выход гироскопического датчика соединен с другим входом накопителя информации, выход бортового приемника сигналов ГНСС соединен с третьим входом накопителя информации, выход датчика-компаса соединен с четвертым входом накопителя информации, обеспечивающее:A device for measuring the directional parameters of a transmitting antenna located on a UAV [1] is known, consisting of an on-board antenna, a tunable band-pass filter, a broadband power meter, an on-board GNSS signal receiver, an on-board information storage device, a gyroscopic sensor, a compass sensor, having connections with each other: output the onboard antenna is connected to the input of a tunable bandpass filter, the output of which is connected to the input of a broadband power meter, the output of which is connected to one of the inputs of the onboard storage device, the output of the gyroscopic sensor is connected to another input of the information storage device, the output of the onboard GNSS signal receiver is connected to the third input of the information storage device, The output of the compass sensor is connected to the fourth input of the information storage device, providing:

1) измерение уровня мощности принимаемого сигнала на борту БПЛА с помощью радиотехнического блока, состоящего из последовательно соединенных приемной антенны, перестраиваемого полосового фильтра, заблаговременно настроенного на пропускание сигнала с заданной несущей частотой и шириной спектра, и широкополосного измерителя мощности;1) measuring the power level of the received signal on board the UAV using a radio unit consisting of a series-connected receiving antenna, a tunable bandpass filter, pre-configured to transmit a signal with a given carrier frequency and spectrum width, and a broadband power meter;

2) определение координат местоположения БПЛА и момента времени измерения в заданной точке маршрута с помощью приемника ГНСС, обеспечивающего прием не только сигналов ГНСС, но и дифференциальных поправок от контрольно-корректирующей станции (ККС) в интересах повышения точности координатно-временных определений;2) determination of the coordinates of the UAV location and the moment of measurement at a given point on the route using a GNSS receiver, which ensures the reception of not only GNSS signals, but also differential corrections from the control and correction station (KKS) in the interests of increasing the accuracy of coordinate-time determinations;

3) определение углового положения бортовой антенны относительно исследуемой путем измерения угловой ориентации БПЛА в пространстве (углы курса, крена, тангажа и рыскания) с использованием датчика-компаса и гироскопического датчика;3) determination of the angular position of the on-board antenna relative to the one under study by measuring the angular orientation of the UAV in space (heading, roll, pitch and yaw angles) using a compass sensor and a gyroscopic sensor;

4) фиксацию результатов измерения уровня принимаемого сигнала и результатов определения угловой ориентации БПЛА в пространстве, привязанных к шкале времени и координатам точки измерения с использованием бортового накопителя информации для последующей постобработки (отложенной обработки после посадки БПЛА) с использованием наземного информационно-вычислительного комплекса.4) recording the results of measuring the level of the received signal and the results of determining the angular orientation of the UAV in space, linked to the time scale and coordinates of the measurement point using an on-board information storage device for subsequent post-processing (deferred processing after landing of the UAV) using a ground-based information and computing complex.

Недостатком данного устройства-прототипа является невозможность измерения в заданной точке рабочего пространства амплитуды каждого из некогерентных парциальных сигналов с одинаковой шириной спектра, создаваемых РПД из состава ПРС РПД при их одновременном функционировании на единой рабочей частоте.The disadvantage of this prototype device is impossibility of measuring the amplitude of each of the incoherent partial signals with the same spectrum width created by the RPD from the PRS RPD when they simultaneously operate at a single operating frequency.

Технический результат изобретения состоит в обеспечении возможности измерения в заданной точке рабочего пространства не только суммарной мощности совокупности всех некогерентных сигналов ПРС РПД, но и амплитуды каждого из некогерентных парциальных сигналов РПД, входящих в состав ПРС РПД.The technical result of the invention is to provide the ability to measure at a given point in the working space not only the total power of the aggregate of all incoherent RPD PRS signals, but also the amplitude of each of the incoherent partial RPD signals included in the RPD PRS.

Технический результат измерений достигается тем, что в устройство-прототип дополнительно введены блок пространственного разделения сигналов, блок расчета направлений, блок управления и съемный защищенный машинный носитель информации, использованы М бортовых антенн, М перестраиваемых полосовых фильтров, в которые введен дополнительный вход, в бортовой накопитель информации дополнительно введены N входов, М>N, имеющие следующие связи между собой. Съемный защищенный машинный носитель информации через разъем Х1 соединен с входом блока управления, один выход блока управления соединен с одним из входов блока пространственного разделения сигналов, другой многоканальный выход блока управления соединен с многоканальным входом блока расчета направлений, а третий выход блока управления соединен с дополнительными входами M перестраиваемых полосовых фильтров, входы которых соединены с выходами соответствующих М бортовых антенн, а выходы M перестраиваемых полосовых фильтров соединены с М входами блока пространственного разделения сигналов, выход одного из М перестраиваемых полосовых фильтров дополнительно соединен с входом широкополосного измерителя мощности, один из входов блока расчета направлений соединен с выходом приемника ГНСС, другой его вход соединен с выходом датчика-компаса, а его N выходов соединены с N входами блока пространственного разделения сигналов, N выходов блока пространственного разделения сигналов соединены с N входами бортового накопителя информации, n=1, 2, …, N.The technical result of the measurements is achieved by the fact that the prototype device additionally includes a spatial signal separation unit, a direction calculation unit, a control unit and a removable secure computer storage medium, M on-board antennas, M tunable bandpass filters are used, into which an additional input is introduced, The on-board information storage device additionally includes N inputs, M>N, having the following connections with each other. A removable secure computer storage medium is connected through connector X1 to the input of the control unit, one output of the control unit is connected to one of the inputs of the spatial signal separation unit, another multi-channel output of the control unit is connected to the multi-channel input of the direction calculation unit, and the third output of the control unit is connected to additional inputs M tunable bandpass filters, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding M onboard antennas, and the outputs of the M tunable bandpass filters are connected to the M inputs of the spatial signal separation block, the output of one of the M tunable bandpass filters is additionally connected to the input of a broadband power meter, one of the inputs of the calculation block directions is connected to the output of the GNSS receiver, its other input is connected to the output of the compass sensor, and its N outputs are connected to N inputs of the spatial signal separation block, N outputs of the spatial signal separation block are connected to N inputs of the on-board information storage device, n=1, 2, …, N.

При этом блок пространственного разделения сигналов состоит из гетеродина, М преобразователей частоты, М аналого-цифровых преобразователей, М квадратурных преобразователей частоты, блока разделения сигналов и N устройств оценки амплитуды сигналов, имеющих следующие связи между собой. Вход гетеродина является одним из входов блока пространственного разделения сигналов и соединен с одним из выходов блока управления, выход гетеродина соединен с одним из входов каждого из М преобразователей частоты, у которых другие входы являются М входами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими выходами М перестраиваемых полосовых фильтров, выходы М преобразователей частоты соединены с соответствующими входами М аналого-цифровых преобразователей, М выходов которых соединены с соответствующими входами М квадратурных преобразователей частоты, выходы М квадратурных преобразователей частоты соединены с соответствующими М входами блока разделения сигналов, другие N входов которого являются N входами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими N выходами блока расчета направлений, а N выходов блока разделения сигналов соединены с соответствующими входами N устройств оценки амплитуды сигналов, выходы которых являются N выходами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими N входами бортового накопителя информации.In this case, the spatial signal separation unit consists of a local oscillator, M frequency converters, M analog-to-digital converters, M quadrature frequency converters, a signal separation unit and N signal amplitude estimators having the following connections with each other. The local oscillator input is one of the inputs of the spatial signal separation block and is connected to one of the outputs of the control unit, the local oscillator output is connected to one of the inputs of each of the M frequency converters, the other inputs of which are M inputs of the spatial signal separation block and are connected to the corresponding outputs of M tunable bandpass filters, the outputs of M frequency converters are connected to the corresponding inputs of M analog-to-digital converters, the M outputs of which are connected to the corresponding inputs of M quadrature frequency converters, the outputs of M quadrature frequency converters are connected to the corresponding M inputs of a signal separation unit, the other N inputs of which are N inputs block of spatial separation of signals and are connected to the corresponding N outputs of the block for calculating directions, and N outputs of the block of signal separation are connected to the corresponding inputs of N devices for estimating the amplitude of signals, the outputs of which are N outputs of the block of spatial separation of signals and are connected to the corresponding N inputs of the on-board information storage device.

Существо изобретения поясняется рисунками.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы радиопередатчиков с использованием беспилотного летательного аппарата, на фиг. 2 приведена структурная схема блока пространственного разделения сигналов.In fig. 1 shows a block diagram of a device for measuring the parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle; Fig. Figure 2 shows a block diagram of the spatial signal separation block.

Устройство измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы радиопередатчиков с использованием беспилотного летательного аппарата состоит из размещенных на БПЛА 1 бортового приемника ГНСС 1.1, бортового гироскопического датчика 1.2, бортового накопителя информации 1.3, бортового датчика-компаса 1.4, М бортовых антенн 1.5.m, m=1, 2, … M, М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m, m=1, 2, … M, широкополосного измерителя мощности 1.7, блока пространственного разделения сигналов 1.8, блока управления 1.9, съемного защищенного машинного носителя информации 1.10, и блока расчета направлений 1.11, которые имеют следующие связи между собой. A device for measuring the parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle consists of 1 onboard GNSS receiver 1.1, an onboard gyroscopic sensor 1.2, an onboard information storage device 1.3, an onboard compass sensor 1.4, M onboard antennas 1.5.m, m= located on the UAV. 1, 2, … M, M tunable bandpass filters 1.6.m, m=1, 2, … M, broadband power meter 1.7, spatial signal separation unit 1.8, control unit 1.9, removable secure computer storage medium 1.10, and direction calculation unit 1.11, which have the following connections with each other.

Выход бортового приемника ГНСС 1.1 соединен с одним из входов бортового накопителя информации 1.3 и с одним из входов блока расчета направлений 1.11. Выход бортового гироскопического датчика 1.2 соединен с другим входом бортового накопителя информации 1.3, выход датчика-компаса 1.4 соединен с третьим входом бортового накопителя информации 1.3 и с другим входом блока расчета направлений 1.11.The output of the onboard GNSS receiver 1.1 is connected to one of the inputs of the onboard information storage device 1.3 and to one of the inputs of the direction calculation block 1.11. The output of the on-board gyroscopic sensor 1.2 is connected to another input of the on-board information storage device 1.3, the output of the compass sensor 1.4 is connected to the third input of the on-board information storage unit 1.3 and to another input of the direction calculation unit 1.11.

Съемный защищенный машинный носитель информации 1.10 через разъем Х1 соединен с входом блока управления 1.9, один выход блока управления 1.9 соединен с одним из входов блока пространственного разделения сигналов 1.8, многоканальный выход блока управления 1.9 соединен с многоканальным входом блока расчета направлений 1.11, а третий выход блока управления 1.9 соединен с дополнительными входами M перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m.Removable secure computer storage medium 1.10 is connected via connector X1 to the input of the control unit 1.9, one output of the control unit 1.9 is connected to one of the inputs of the spatial signal separation unit 1.8, the multi-channel output of the control unit 1.9 is connected to the multi-channel input of the direction calculation unit 1.11, and the third output of the block control 1.9 is connected to additional inputs M of tunable bandpass filters 1.6.m.

Выходы M бортовых антенн 1.5.m соединены с другими входами соответствующих М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m. Выходы M перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m соединены с М входами блока пространственного разделения сигналов 1.8. При этом выход одного из М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m дополнительно соединен с входом широкополосного измерителя мощности 1.7.The outputs of the M onboard antennas 1.5.m are connected to other inputs of the corresponding M tunable bandpass filters 1.6.m. The outputs of the M tunable bandpass filters 1.6.m are connected to the M inputs of the spatial signal separation unit 1.8. In this case, the output of one of the M tunable bandpass filters 1.6.m is additionally connected to the input of the broadband power meter 1.7.

N выходов блока расчета направлений 1.11, n=1, 2, …, N, соединены с соответствующими N входами блока пространственного разделения сигналов 1.8, а N выходов блока пространственного разделения сигналов 1.8 соединены с соответствующими N входами бортового накопителя информации 1.3.N outputs of the direction calculation block 1.11, n=1, 2, …, N, are connected to the corresponding N inputs of the spatial signal separation block 1.8, and N outputs of the spatial signal separation block 1.8 are connected to the corresponding N inputs of the on-board information storage device 1.3.

При этом блок пространственного разделения сигналов 1.8 состоит из гетеродина 1.8.1, М преобразователей частоты 1.8.2.m, m=1, 2, … M, М аналого-цифровых преобразователей 1.8.3.m, m=1, 2, … M, М квадратурных преобразователей частоты 1.8.4.m, m=1, 2, … M, блока разделения сигналов 1.8.5 и N устройств оценки амплитуды сигналов 1.8.6.n, n=1, 2, … N, имеющих следующие связи между собой. Вход гетеродина 1.8.1 является одним из входов блока пространственного разделения сигналов 1.8 и соединен с одним из выходов блока управления 1.9. Выход гетеродина 1.8.1 соединен с одним из входов каждого из М преобразователей частоты 1.8.2.m. Другие входы М преобразователей частоты 1.8.2.m являются М входами блока пространственного разделения сигналов 1.8 и соединены с соответствующими выходами М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m. Выходы М преобразователей частоты 1.8.2.m соединены с соответствующими входами М аналого-цифровых преобразователей 1.8.3.m, М выходов которых соединены с соответствующими входами М квадратурных преобразователей частоты 1.8.4.m. Выходы М квадратурных преобразователей частоты 1.8.4.m соединены с соответствующими М входами блока разделения сигналов 1.8.5. Другие N входов блока разделения сигналов 1.8.5 являются N входами блока пространственного разделения сигналов 1.8 и соединены с соответствующими N выходами блока расчета направлений 1.11, а N выходов блока разделения сигналов 1.8.5 соединены с соответствующими входами N устройств оценки амплитуды сигналов 1.8.6.n. Выходы N устройств оценки амплитуды сигналов 1.8.6.n являются N выходами блока пространственного разделения сигналов 1.8 и соединены с соответствующими N входами бортового накопителя информации 1.3.In this case, the spatial signal separation block 1.8 consists of a local oscillator 1.8.1, M frequency converters 1.8.2.m, m=1, 2, … M, M analog-to-digital converters 1.8.3.m, m=1, 2, … M, M quadrature frequency converters 1.8.4.m, m=1, 2, … M, signal separation unit 1.8.5 and N signal amplitude estimators 1.8.6.n, n=1, 2, … N, having the following connections between each other. The local oscillator input 1.8.1 is one of the inputs of the spatial signal separation block 1.8 and is connected to one of the outputs of the control block 1.9. The output of the local oscillator 1.8.1 is connected to one of the inputs of each of the M frequency converters 1.8.2.m. Other inputs M of frequency converters 1.8.2.m are M inputs of the spatial signal separation unit 1.8 and are connected to the corresponding outputs of M tunable bandpass filters 1.6.m. The outputs M of the frequency converters 1.8.2.m are connected to the corresponding inputs of the M analog-to-digital converters 1.8.3.m, the M outputs of which are connected to the corresponding inputs of the M quadrature frequency converters 1.8.4.m. The outputs of the M quadrature frequency converters 1.8.4.m are connected to the corresponding M inputs of the signal separation unit 1.8.5. The other N inputs of the signal separation unit 1.8.5 are the N inputs of the spatial signal separation unit 1.8 and are connected to the corresponding N outputs of the direction calculation unit 1.11, and the N outputs of the signal separation unit 1.8.5 are connected to the corresponding inputs of the N signal amplitude estimation devices 1.8.6. n. The outputs of the N devices for estimating the amplitude of the signals 1.8.6.n are the N outputs of the spatial signal separation unit 1.8 and are connected to the corresponding N inputs of the on-board information storage device 1.3.

Устройство измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы радиопередатчиков с использованием беспилотного летательного аппарата работает следующим образом.A device for measuring parameters of radio signals from a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle operates as follows.

Пространственно-распределенная система радиопередатчиков 2, состоящая из совокупности N радиопередатчиков 2.n, n = 1, 2, …, N, при этом N<М, целесообразным образом дислоцированных на земной поверхности и одновременно излучающих на единой рабочей частоте f0 некогерентные специальные сигналы с одинаковой шириной спектра Δf. Каждый РПД 2.n включает в себя антенну 2.n.1 и генератор 2.n.2, в который вводится внешняя информация о заданной несущей частоте f0, ширине спектра Δf формируемого сигнала. При этом выход генератора 2.n.2 соединен с входом антенны 2.n.1, с выхода которой осуществляется излучение специального сигнала РПД 2.n на рабочей частоте f0 с заданной шириной спектра Δf.A spatially distributed system of radio transmitters 2, consisting of a set of N radio transmitters 2.n, n = 1, 2, ..., N, with N<M, expediently deployed on the earth's surface and simultaneously emitting incoherent special signals at a single operating frequency f 0 with the same spectrum width Δf. Each RPD 2.n includes an antenna 2.n.1 and a generator 2.n.2, into which external information about a given carrier frequency f 0 and the spectral width Δf of the generated signal are entered. In this case, the output of generator 2.n.2 is connected to the input of antenna 2.n.1, from the output of which a special RPD signal 2.n is emitted at an operating frequency f 0 with a given spectrum width Δf.

Измерение параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы радиопередатчиков осуществляется следующим образом.Measuring the parameters of radio signals from a spatially distributed system of radio transmitters is carried out as follows.

Перед запуском БПЛА к блоку управления 1.9 через разъем Х1 подключают защищенный машинный носителя информации 1.10, в котором находится информация о заданной несущей частоте f0 и ширине спектра Δf принимаемых сигналов, заданной частоте гетеродина f0-fпч и координатах каждого РПД 2.n из состава ПРС РПД 2, которая поступает в блок управления 1.9. Блок управления 1.9 направляет информацию о заданной несущей частоте f0 и ширине спектра Δf принимаемых сигналов в перестраиваемые полосовые фильтры 1.6.m, которые производят настройку полосовых фильтров 1.6.m в соответствии с принятыми параметрами. Блок управления 1.9 направляет информацию о заданной частоте гетеродина
f0-fпч в гетеродин 1.8.1 блока пространственного разделения сигналов 1.8, а информацию о координатах каждого РПД 2.n из состава ПРС РПД 2 направляет в блок расчета направлений 1.11. После этого БПЛА 1 перемещается в заданную точку рабочего пространства ПРС РПД 2 в соответствии с заложенной в БПЛА 1 программой полета.
Before launching the UAV, a secure computer storage medium 1.10 is connected to the control unit 1.9 via connector X1, which contains information about the specified carrier frequency f 0 and the spectrum width Δf of the received signals, the specified local oscillator frequency f 0 -f IF and the coordinates of each RPD 2.n from composition of PRS RPD 2, which enters control unit 1.9. The control unit 1.9 sends information about the given carrier frequency f 0 and the spectral width Δf of the received signals to the tunable bandpass filters 1.6.m, which adjust the bandpass filters 1.6.m in accordance with the accepted parameters. Control unit 1.9 sends information about the specified local oscillator frequency
f 0 -f IF to the local oscillator 1.8.1 of the spatial signal separation block 1.8, and information about the coordinates of each RPD 2.n from the PRS RPD 2 is sent to the direction calculation block 1.11. After this, UAV 1 moves to a given point in the working space of the RPD 2 PRS in accordance with the flight program incorporated in UAV 1.

В заданной точке нахождения БПЛА 1 на вход М бортовых антенн 1.5.m, упорядоченно расположенных относительно строительной оси БПЛА 1, поступает электромагнитное поле (ЭМП) совокупности сигналов всех РПД 2.n, входящих в состав ПРС РПД 2, на единой рабочей частоте f0, с заданной шириной спектра Δf. В бортовых антеннах 1.5.m осуществляется преобразование входного ЭМП в соответствующие электрические сигналы и передача их в соответствующие М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m, настроенных на заданную частоту f0 и заданную полосу частот Δf. На выходах М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m формируются электрические сигналы, представляющие собой совокупный сигнал всех РПД 2.n. Совокупные сигналы с выходов М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m поступают на М входов блока пространственного разделения сигналов 1.8, непосредственно на входы М преобразователей частоты 1.8.2.m. At a given point of location of the UAV 1, the input M of onboard antennas 1.5.m, orderedly located relative to the construction axis of the UAV 1, receives the electromagnetic field (EMF) of the set of signals from all RPD 2.n, included in the PRS RPD 2, at a single operating frequency f 0 , with a given spectrum width Δf. In the on-board antennas 1.5.m, the input EMF is converted into the corresponding electrical signals and transmitted to the corresponding M tunable bandpass filters 1.6.m, tuned to a given frequency f 0 and a given frequency band Δf. At the outputs M of tunable bandpass filters 1.6.m, electrical signals are generated, which represent the combined signal of all RPDs 2.n. The combined signals from the outputs of M tunable bandpass filters 1.6.m are supplied to the M inputs of the spatial signal separation unit 1.8, directly to the inputs of M frequency converters 1.8.2.m.

Кроме того, совокупный сигнал с выхода одного перестраиваемого полосового фильтра 1.6.m дополнительно поступает в широкополосный измеритель мощности 1.7. В широкополосном измерителе мощности 1.7 осуществляется измерение суммарной мощности совокупности сигналов всех РПД 2.n, входящих в состав ПРС РПД 2, излученных на единой рабочей частоте f0, с заданной шириной спектра Δf. Результаты измерения суммарной мощности с выхода широкополосного измерителя мощности 1.7 поступают в накопитель информации 1.3, где осуществляется их регистрация с привязкой к моменту времени измерения и координатам заданной точки рабочего пространства ПРС РПД 2, значения которых поступают в накопитель информации 1.3 с приемника ГНСС 1.1, а также к параметрам угловой ориентации БПЛА 1 в пространстве, значения которых поступают в накопитель информации 1.3 от датчика-компаса 1.4 (угол курса) и от гироскопического датчика 1.2 (углы крена, тангажа и рыскания). Высокоточное определение координат БПЛА 1 и момента времени измерения осуществляется в приемнике ГНСС 1.1 на основании навигационных сигналов, поступающих от навигационных космических аппаратов (НКА) 3 ГНСС и сигналов дифференциальных поправок, поступающих от контрольно-корректирующей станции (ККС) 4.In addition, the total signal from the output of one tunable bandpass filter 1.6.m is additionally fed to a wideband power meter 1.7. In the broadband power meter 1.7, the total power of a set of signals from all RPD 2.n included in the PRS RPD 2, emitted at a single operating frequency f 0 , with a given spectrum width Δf, is measured. The results of measuring the total power from the output of the broadband power meter 1.7 are sent to the information storage device 1.3, where they are registered with reference to the time of measurement and the coordinates of a given point in the working space of PRS RPD 2, the values of which are supplied to the information storage device 1.3 from the GNSS receiver 1.1, as well as to the parameters of the angular orientation of the UAV 1 in space, the values of which are supplied to the information storage device 1.3 from the compass sensor 1.4 (heading angle) and from the gyroscopic sensor 1.2 (roll, pitch and yaw angles). High-precision determination of the coordinates of the UAV 1 and the moment of measurement is carried out in the GNSS receiver 1.1 on the basis of navigation signals coming from navigation spacecraft (NSV) 3 GNSS and differential correction signals coming from the control and correction station (CCS) 4.

В блоке расчета направлений 1.11 на основании информации о координатах всех РПД 2.n, входящих в состав ПРС РПД 2, поступающей от блока управления 1.9, информации о текущих точных координатах БПЛА 1, поступающей от приемника ГНСС 1.1, и информации о значении курса БПЛА 1 (угол между направлением на север и направлением строительной оси БПЛА 1), поступающей от датчика-компаса 1.4, рассчитываются значения направления αn на каждый РПД 2.n, отсчитываемого из текущей точки расположения БПЛА 1 относительно строительной оси БПЛА 1. Рассчитанные значения направлений αn, n = 1, 2, …, N, с N выходов блока расчета направлений 1.11 поступают на N входов блока пространственного разделения сигналов 1.8, непосредственно на блок разделения сигналов 1.8.5.In the block for calculating directions 1.11, based on information about the coordinates of all RPD 2.n, included in the PRS RPD 2, coming from the control unit 1.9, information about the current exact coordinates of the UAV 1, coming from the GNSS receiver 1.1, and information about the course value of the UAV 1 (the angle between the direction north and the direction of the construction axis of the UAV 1) coming from the compass sensor 1.4, the direction values α n are calculated for each RPD 2.n, measured from the current location of the UAV 1 relative to the construction axis of the UAV 1. Calculated values of the directions α n , n = 1, 2, …, N, from the N outputs of the direction calculation block 1.11 go to the N inputs of the spatial signal separation block 1.8, directly to the signal separation block 1.8.5.

В блоке пространственного разделения сигналов 1.8 гетеродин 1.8.1, настроенный на заданную частоту f0-fпч по информации из блока управления 1.9, формирует опорный сигнал на заданной частоте f0-fпч и передает его на входы М преобразователей частоты 1.8.2.m. На другие входы М преобразователей частоты 1.8.2.m поступают совокупные сигналы с выходов М перестраиваемых полосовых фильтров 1.6.m. В М преобразователях частоты 1.8.2.m осуществляется преобразование совокупных сигналов на промежуточную частоту fпч и дальнейшая передача их в М соответствующих аналого-цифровых преобразователей 1.8.3.m. In the spatial signal separation block 1.8, the local oscillator 1.8.1, tuned to a given frequency f 0 -f inverter according to information from control unit 1.9, generates a reference signal at a given frequency f 0 -f inverter and transmits it to the inputs M of frequency converters 1.8.2. m. Other inputs M of frequency converters 1.8.2.m receive aggregate signals from the outputs of M tunable bandpass filters 1.6.m. In M frequency converters 1.8.2.m, the aggregate signals are converted to intermediate frequency f IF and their further transmission to M corresponding analog-to-digital converters 1.8.3.m.

В аналого-цифровых преобразователях 1.8.3.m осуществляется дискретизация и квантование сигналов с формированием цифровых отсчетов М совокупных сигналов на промежуточной частоте. Полученные в М аналого-цифровых преобразователях 1.8.3.m цифровые отсчеты М совокупных сигналов передаются в соответствующие М квадратурных преобразователей частоты 1.8.4.m, где осуществляется перенос спектра совокупных сигналов на «нулевую» частоту с формированием комплексных цифровых отсчетов М совокупных сигналов, которые далее поступают на М входов блока разделения сигналов 1.8.5.In analog-to-digital converters 1.8.3.m, signals are sampled and quantized with the formation of digital samples of M aggregate signals at an intermediate frequency. The digital samples of the M aggregate signals obtained in the M analog-to-digital converters 1.8.3.m are transmitted to the corresponding M quadrature frequency converters 1.8.4.m, where the spectrum of the aggregate signals is transferred to the “zero” frequency with the formation of complex digital samples of the M aggregate signals, which then arrive at the M inputs of the signal separation block 1.8.5.

В блоке разделения сигналов 1.8.5 в результате обработки М совокупных сигналов, поступающих с выходов М квадратурных преобразователей частоты 1.8.4.m, в соответствии с алгоритмом пространственного разделения сигналов [2] с использованием информации о значении направления αn на каждый РПД 2.n, поступающей из блока расчета направлений 1.11, осуществляется выделение сигналов соответствующих РПД 2.n, n = 1, 2, …, N, из совокупных сигналов.In the signal separation block 1.8.5, as a result of processing M aggregate signals coming from the outputs of M quadrature frequency converters 1.8.4.m, in accordance with the spatial signal separation algorithm [2] using information about the direction value α n for each RPD 2. n, coming from the direction calculation block 1.11, the signals of the corresponding RPD 2.n, n = 1, 2, ..., N, are separated from the total signals.

Выделенные сигналы РПД 2.n с N выходов блока разделения сигналов 1.8.5 поступают на соответствующие входы N устройств оценки амплитуды сигналов 1.8.6.n, n = 1, 2, …, N, на N выходах которых формируются значения амплитуды сигналов каждого РПД 2.n, n = 1, 2, …, N, поступающие на N входов накопителя информации 1.3 для их регистрации с привязкой к моменту времени измерения и координатам заданной точки рабочего пространства ПРС РПД 2, поступающим на вход накопителя информации 1.3 с выхода приемника ГНСС 1.1, а также к параметрам угловой ориентации БПЛА 1 в пространстве, поступающим на входы накопителя информации 1.3 с выхода датчика-компаса 1.4 (угол курса) и гироскопического датчика 1.2 (углы крена, тангажа и рыскания).Selected RPD 2.n signals from N outputs of the signal separation block 1.8.5 are supplied to the corresponding inputs of N signal amplitude estimators 1.8.6.n, n = 1, 2, …, N, at the N outputs of which the signal amplitude values of each RPD are generated 2.n, n = 1, 2, …, N, arriving at the N inputs of the information storage device 1.3 for their registration with reference to the time of measurement and the coordinates of a given point in the working space of the PRS RPD 2, arriving at the input of the information storage device 1.3 from the output of the GNSS receiver 1.1, as well as to the parameters of the angular orientation of the UAV 1 in space, arriving at the inputs of the information storage device 1.3 from the output of the compass sensor 1.4 (heading angle) and the gyroscopic sensor 1.2 (roll, pitch and yaw angles).

Таким образом, предложенное устройство измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы радиопередатчиков с использованием беспилотного летательного аппарата обеспечивает возможность измерения в заданной точке рабочего пространства пространственно-распределенной системы радиопередатчиков не только суммарной мощности совокупности всех некогерентных сигналов радиопередатчиков, но и амплитуды каждого из некогерентных парциальных сигналов радиопередатчиков, входящих в состав пространственно-распределенной системы, и их регистрации с привязкой к моменту времени измерения, координатам заданной точки рабочего пространства и параметрам угловой ориентации БПЛА 1 в пространстве.Thus, the proposed device for measuring the parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle provides the ability to measure at a given point in the working space of a spatially distributed system of radio transmitters not only the total power of the aggregate of all incoherent signals of radio transmitters, but also the amplitude of each of the incoherent partial signals of radio transmitters , included in the spatially distributed system, and their registration with reference to the moment of measurement, the coordinates of a given point in the working space and the parameters of the angular orientation of the UAV 1 in space.

Источники информацииInformation sources

1. Патент № 2626561 Российская Федерация, МПК G01R 29/10 (2006.01). Способ измерения параметров направленности антенны с помощью БПЛА методом облета : № 2016114365: заявл. 13.04.2016: опубл. 28.07.2017 / Классен В.И., Левитан Б.А., Просвиркин И.А., Топчиев С.А. – 9 с.: ил. – Текст: непосредственный.1. Patent No. 2626561 Russian Federation, IPC G01R 29/10 (2006.01). Method for measuring antenna directivity parameters using a UAV using the flyby method: No. 2016114365: application. 04/13/2016: publ. 07.28.2017 / Klassen V.I., Levitan B.A., Prosvirkin I.A., Topchiev S.A. – 9 p.: ill. – Text: direct.

2. Патент № 2722413. Российская Федерация, МПК G01S 3/74 (2006.01). Устройство и способ пространственного разделения сигналов № 2019132703 : заявл. 16.10.2019 : опубл. 29.05.2020 / Маркин В.Г., Шуваев В.А., Красов Е.М. ; заявитель АО НВП "ПРОТЕК". – 14 с. : ил. – Текст : непосредственный.2. Patent No. 2722413. Russian Federation, IPC G01S 3/74 (2006.01). Device and method for spatial separation of signals No. 2019132703: application. 10/16/2019: publ. 05.29.2020 / Markin V.G., Shuvaev V.A., Krasov E.M. ; applicant JSC NVP PROTEK. – 14 s. : ill. – Text: direct.

Claims (1)

Устройство измерения параметров радиосигналов пространственно-распределенной системы (ПРС) радиопередатчиков (РПД) с использованием беспилотного летательного аппарата (БПЛА), состоящее из бортовой антенны, перестраиваемого полосового фильтра, широкополосного измерителя мощности, бортового приемника сигналов ГНСС, бортового накопителя информации, гироскопического датчика, датчика-компаса, отличающееся тем, что дополнительно введены блок пространственного разделения сигналов, блок расчета направлений, блок управления и съемный защищенный машинный носитель информации, использованы М бортовых антенн, М перестраиваемых полосовых фильтров, в которые введен дополнительный вход, в бортовой накопитель информации дополнительно введены N входов, М>N, имеющих следующие связи между собой: съемный защищенный машинный носитель информации через разъем Х1 соединен с входом блока управления, один выход блока управления соединен с одним из входов блока пространственного разделения сигналов, многоканальный выход блока управления соединен с многоканальным входом блока расчета направлений, а третий выход блока управления соединен с дополнительными входами M перестраиваемых полосовых фильтров, входы которых соединены с выходами соответствующих М бортовых антенн, а выходы M перестраиваемых полосовых фильтров соединены с М входами блока пространственного разделения сигналов, выход одного из М перестраиваемых полосовых фильтров дополнительно соединен с входом широкополосного измерителя мощности, один из входов блока расчета направлений соединен с выходом приемника ГНСС, другой его вход соединен с выходом датчика-компаса, а его N выходов соединены с N входами блока пространственного разделения сигналов, N выходов блока пространственного разделения сигналов соединены с N входами бортового накопителя информации, n=1, 2, …, N, при этом блок пространственного разделения сигналов состоит из гетеродина, М преобразователей частоты, М аналого-цифровых преобразователей, М квадратурных преобразователей частоты, блока разделения сигналов и N устройств оценки амплитуды сигналов, имеющих следующие связи между собой: вход гетеродина является одним из входов блока пространственного разделения сигналов и соединен с одним из выходов блока управления, выход гетеродина соединен с одним из входов каждого из М преобразователей частоты, у которых другие входы являются М входами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими выходами М перестраиваемых полосовых фильтров, выходы М преобразователей частоты соединены с соответствующими входами М аналого-цифровых преобразователей, М выходов которых соединены с соответствующими входами М квадратурных преобразователей частоты, выходы М квадратурных преобразователей частоты соединены с соответствующими М входами блока разделения сигналов, другие N входов которого являются N входами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими N выходами блока расчета направлений, а N выходов блока разделения сигналов соединены с соответствующими входами N устройств оценки амплитуды сигналов, выходы которых являются N выходами блока пространственного разделения сигналов и соединены с соответствующими N входами бортового накопителя информации.A device for measuring the parameters of radio signals of a spatially distributed system (SDS) of radio transmitters (RPD) using an unmanned aerial vehicle (UAV), consisting of an on-board antenna, a tunable band-pass filter, a broadband power meter, an on-board GNSS signal receiver, an on-board information storage device, a gyroscopic sensor, a sensor - compass, characterized in that a spatial signal separation unit, a direction calculation unit, a control unit and a removable secure computer storage medium are additionally introduced, M on-board antennas, M tunable bandpass filters are used, into which an additional input is introduced, on-board information storage additionally includes N inputs, M>N, having the following connections between each other: a removable secure computer storage medium is connected to the input of the control unit via connector X1, one output of the control unit is connected to one of the inputs of the spatial signal separation unit, multi-channel output of the control unit connected to the multichannel input of the direction calculation unit, and the third output of the control unit is connected to additional inputs of M tunable bandpass filters, the inputs of which are connected to the outputs of the corresponding M onboard antennas, and the outputs of M tunable bandpass filters are connected to the M inputs of the spatial signal separation unit, the output of one of M tunable bandpass filters are additionally connected to the input of the broadband power meter, one of the inputs of the direction calculation block is connected to the output of the GNSS receiver, its other input is connected to the output of the compass sensor, and its N outputs are connected to the N inputs of the spatial signal separation block, N outputs of the block spatial signal separation are connected to N inputs of the on-board information storage device, n=1, 2, ..., N, while the spatial signal separation unit consists of a local oscillator, M frequency converters, M analog-to-digital converters, M quadrature frequency converters, a signal separation unit and N devices for estimating signal amplitude, having the following connections between each other: the local oscillator input is one of the inputs of the spatial signal separation block and is connected to one of the outputs of the control unit, the local oscillator output is connected to one of the inputs of each of the M frequency converters, whose other inputs are M inputs of the spatial signal separation block and connected to the corresponding outputs of M tunable bandpass filters, the outputs of M frequency converters are connected to the corresponding inputs of M analog-to-digital converters, M outputs of which are connected to the corresponding inputs of M quadrature frequency converters, the outputs of M quadrature frequency converters are connected to the corresponding M inputs of the signal separation block, the other N inputs of which are N inputs of the spatial signal separation block and are connected to the corresponding N outputs of the direction calculation block, and N outputs of the signal separation block are connected to the corresponding inputs of N signal amplitude estimators, the outputs of which are N outputs of the spatial separation block signals and are connected to the corresponding N inputs of the on-board information storage device.
RU2024103882A 2024-02-16 Device for measuring parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle RU2818856C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2818856C1 true RU2818856C1 (en) 2024-05-06

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7312750B2 (en) * 2004-03-19 2007-12-25 Comware, Inc. Adaptive beam-forming system using hierarchical weight banks for antenna array in wireless communication system
CN101027571B (en) * 2004-09-23 2011-05-04 美商内数位科技公司 Blind signal separation using spreading codes
RU2626561C1 (en) * 2016-04-13 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "ЧКТБ" Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method
RU2722413C1 (en) * 2019-10-16 2020-05-29 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Device for spatial separation of signals

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7312750B2 (en) * 2004-03-19 2007-12-25 Comware, Inc. Adaptive beam-forming system using hierarchical weight banks for antenna array in wireless communication system
CN101027571B (en) * 2004-09-23 2011-05-04 美商内数位科技公司 Blind signal separation using spreading codes
RU2626561C1 (en) * 2016-04-13 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "ЧКТБ" Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method
RU2722413C1 (en) * 2019-10-16 2020-05-29 Акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" Device for spatial separation of signals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Статья "ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕСПИЛОТНЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ В КАЧЕСТВЕ РЕТРАНСЛЯТОРОВ РАДИОСИГНАЛА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИОТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ", Ж. Военная мысль, 2020. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2594759C1 (en) Method and device for determining coordinates of a radio emission
US7889122B2 (en) Refractivity retrieval via direct measurement of GNSS bending angle
US11294071B2 (en) Apparatus for determining precise location and method for determining precise location in woodlands
WO2011149738A1 (en) Determining spatial orientation information of a body from multiple electromagnetic signals
US10194269B2 (en) Systems and methods for using doppler measurements to estimate a position of a receiver
US11237277B2 (en) Techniques for determining geolocations
US8405550B2 (en) Near-vertical direction finding and geolocation system
US9024805B1 (en) Radar antenna elevation error estimation method and apparatus
US8791859B2 (en) High precision radio frequency direction finding system
US11668837B2 (en) Systems and methods for GNSS processing to determine secondary code phase
US3789410A (en) Passive ranging technique
US10747217B1 (en) Distributed directional antenna
RU2633703C1 (en) Integrated inertial-satellite systems of orientation and navigation
JPH10253734A (en) Positioning device
US10481273B1 (en) Systems and methods for GNSS processing during interference suppression
RU2739486C1 (en) Method for radio signal source direction finding
RU2818856C1 (en) Device for measuring parameters of radio signals of a spatially distributed system of radio transmitters using an unmanned aerial vehicle
RU2626561C1 (en) Method of antenna directivity measurement with uav by test flight method
RU2818013C1 (en) Device for measuring parameters of radio signals of spatially distributed system of radio transmitters using unmanned aerial vehicle
CN111175697B (en) Unmanned aerial vehicle self-positioning precision evaluation method and device
Lim et al. Experimental performance of signal source localization based on distributed DoA measurements
US10148352B1 (en) Continuous carrier optical phase optometric measurement over coherent optical communication link
RU2483324C1 (en) Method for aircraft navigation on radar images of earth&#39;s surface
RU2580827C1 (en) Method for angular orientation of object
RU2662803C1 (en) Aircraft ground speed and the crab angle measuring method