SU720384A1 - Однопунктна система местоопределени гроз в ближней зоне - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к радионавигации и может использоватьс  дл  определени  местоположени  источника грозовых разр дов из одной точки наблюдени . Известна однопунктна  система местоопределени  гооз в ближней зоне содержаща  антенную систему с электрической и взаимно перпендикул рными магнитными рамочными антеннами подключенными к пеленгатору и синхронизатору , выход которого соединен с соответствующим входом пеленгатора и индикатора 1. Однако известна  система имеет недостаточную точность. Цель изобретени  - повышение точ ности местоопределени  гроз. Дл  этого в однопунктную систему местоопределени  гроз в ближней зоне содержащую антенную систему с электрической и взаимно перпендикул рным магнитными рамочными антеннами, подключенными к пеленгатору и синхронизатору , выход которого соединен с соответствующим входом пеленгатора и индикатора, введены решающий блок и блок коррекции пеленга, поичем выходы решающего блока подключены ко входам индикатора и блока коррекции пеленга, два других входа которого соединены с выходами пеленгатора и синхронизатора, один из выходов которого подключен ко входу решающего блока; выход блока коррекции пеленга подключен к соответствующему входу индикатора, антенна  система подключена к решающему блоку. На Фиг. 1 изображена структурна  электрическа  схема предложенной системы, на фиг. 2 - диаграмма, по сн юша  ее работу. Система содержит антенную систему с электрической 1 и взаимно перпендикул рными магнитными рамочными антеннами 2 и 3, решающий блок 4,пеленгатор 5, синхронизатор б, блок 7 коррекции пеленга и индикатор 8. Система работает следующим образом . На фиг, 2 показаны пространственное положение излучател  в точке И и положение горизонтальных составл ющих магнитного пол  Hg, Но и вертикальной составл ющей электрического пол  EJ в точке наблюдени  П. В качестве исходной выбрана пр моугольна  система координат XYZ с центром О. Источник разр да характеризуетс  дипольным моментом Р, наклоненным под углом Qe к оси Z и, следовательно, имеюшим вертикальную Р и горизонтальную Р составл юшие. Ориентаци  горизонтальной составл ющей Р характеризуетс  углом 0. Источник разр да находитс  на высоте h над плоскостью ХОУ и на рассто нии R от точки наблюдени  П. Точка наблтз дени  П расположёна в плоскости XOY. Пеленг источника разр да откосительно точки наблюдени  хар теризуетс  углом В. Вертикальна  состешл юша  Р источника разр да возбуждает в точке наблюден1|  вертикальную составл юшую Ej элек трического пол  и горизонтальную составл ющую На г агнитного пол ,, которые описызаютсл выражени м1-п Е,ю,.о.)р-с«(Ш 1-1) .. . а (...-iiA4 .c,ob©j:P(i).y.l (2.) а горизонтальна  состазл юшал Р.-, ис ЕоэОу;«дает в точке точника разр да наблюдени  П соответственно

Ки Н

.Р

которые опксыЕаютс  ьыраже; к  4и:

К

Е (i)-со5%5-1иЧсоз: 51 Щ:РЭД 5аРН-) °

)-co& j-sin (t Pi:t 3 (4)

где P(t) - днпольный момент источника; cf: C/R; К - коэффициент пропорциональности; С - скорость света; to - дизлектрическа  проницаемость . ,6 . Составл юшие Ё и направлены вдоль оси S, а составл югане Нд И в пространстве ортогональны , как показано на . Суммарна  составл юша  вертикального электрического пол  в точке наблюдени  имеет зид:

Л Г W

)Ej-E еоь2с|).)Р)

-l-t-JX i-i-SJ , 7rT Pto FA-iP(tU(5)

Здесь -«Jbt t cp.i.

Тогда составл юшие Hg н Нр можно записать в следуюшен виде;

КС

)AP(t)(6) kc

,

Н1Р{-Ь):Д-НдЛ).(7)

Рассмотрим составл юшие пол , принимаемые взаимно перпендикул рными

Оценка пеленга В источника разр да определ етс  по соотношению ,

с-ю

з-в Из (9) н (11} получим

лпв H,.(t) 3-|пв-ЯС05в

Oi)

ig& «JsS i-9 5 cose А sine

Выражение (1,2) показывает, что оценка &  вл етс  функцией двух переменных - действительного пеленга 0 и параметра пространственной ориентации источника излучени  Л. Дл  азртикальього дипол .дВеличина Л равна нулю, и поэтому 6 О. Если же источник имеет горизонтальную составл мшую , то А v: О, и по вл ютс  так называемые гол ризационные погрешности пеленговани ,, которые могут достигать значительной величины (до 20-30°). В соответствии с (12) эти погрешности можно исключить, реша  (12) относительно

АА

Sin® б1«в -Ясо5в

, . / I

С«в COJ§-ASin§

Таким образом, определ   с помощь пеленгатора 5 с рамочньзми магнитными антеннами 2 и 3 величину и зна  величину jfS, ,можно исключить погрешности пеленговани , обусловленные наклоном источника разр да.,

Рассмотрим далее составл юши« E2(t) , HgCc) , Kjj(t) ,, определ емые выражени ми (5), (6) и (7), Их можно , записать в следуюмем виде:

Ej.(t)--aEPtt)-miPi:t) РШ (4)

Hg(t))-APH)j OS) рамо-гными антеннам 2 и 3, ориентированными на север и запад. Рамочна  антенна 2, ориентированна  на север вдоль оси X, принимает составл ю1 ие Ht и Н  вл гошиес  проекци ми Нд И на ось X. Эги составл юшие равны соответственно H WrH tsjne; (+)(t)cose- (g) Тогда суммарна  составл юща  в антенне 2 --ю-- 1 2% 5 ® ® Рамочна  антенна 3, ориентированна  на запад вдоль оси У, принимает соста л юмие НэИ Н,  вл ющиес  проекци ми Og и на ось У. Эти составллюшме равны соответственно и,,.к,а..оза; н,(.,(. (Ю) Хогда суммарна  составл юша  в антенне J . tij.e,a)H,H-(yt)(cx5se ;vsine CHO Hp(i) Abt (t«, (-f fe К , КС со4 «/со4в..(л) b coif ZTcCg ° A lie Отметим, что Hg(t) и H(t) отли чаютс  только амплитудным множите лем Л, измен  сь идентично во вр мени. Рассмотрим составл ющие (14 ( 15) . В терминах преоР5оазовани  Лапласа можно записать У Ej(P)aP(P) (П) H(P)tP(P)) Здесь р-опёратор Лапласа, Отсюда Ез,(Р)Ъ1Р РЗ:Нз{Р) ) Во временной области получим 1)i:E(i)4E;(i)(t)mdkHg(t)mAiHg(t)- (20 Отсюда )Е;( Образуем Функционал 3 ;/t:NE)x.,E;((t.))HeCtfl i Как следует из (21), S эД только XO.,X,,,0,.4,,,L -( , ( mcUf Ч ma. i iTUI Учитыва , что подинтегоальное выражение (22) всегда положительн Л -О, Из (22) запишем получим ,. лови  Jmi.«. dl.o; 70-, (23) dx, dx, . Полученную систему управлений (23 можно записать в виде: АХ В,(24) Реша  уравнение (24) относител но х , Xj , Xj, X,, , получим соотве ственно значени  х°; х ; xj; Параметр х поопооционален дально так как о( д /« Величина m опред л етс  из соотношени  rr.-(lS) Учитыва , что m получим

.S- si5#-

Отметим, что значени  Хд; х° не иэ- мен ютс , если He(t) в (20) подста60 Таким образом, предлагаема  система позвол ет определить координаты источника грозовых разр дов, причем исключаютс  погрешности определени  пеленга, обусловленные произвольной 65 ориентацией источвить (t) или Hjj.g (t) ; измен ютс  только значени  х и х Таким образом, регистриру  в точке приема горизонтальную магнитную составл югаую пол  с помоыью рамочных магнитных антенн 2 и 3 и вертикальную электрическую составл ющую пол  с помощью электрической щтырьевой антенны 1, образу  из зарегистрированных составл ющих систему уравнений (24), можно путем решени  образованной системы уравнений определить параметры, характеризующие дальность R, и параметр пространственной ориентации Д источника разр да. Определив параметр X , можно в соответствии с (13) скорректировать показани  пеленгатора 5 с целью исключени  пол ризационных ошибок измерени  пеленга Таким образом, элект омагнитна  волна, созданна  грозовым разр дом, воспринимаетс  антенной системой. Если величины сигналов,с выхода электрической 1 и любой из рамочных антенн 2 и 3 превышают заданный пороговый уровень, то срабатывает синхронизатор б и разрешает работу решающего блока 4 и пеленгатора 5, В решающем блоке 4 производитс  выбор наибольшего (по амплитуде) сигнала магнитных антенн 2, 3 и с выбранным сигналом и сигналом электрической антенны 1 производ тс  все необходимые операции дл  образовани  системьл уравнений (24) . Далее полученна  система уравнений решаетс  относительно Xj и х,, и затем по алгоритмам (25) и (26 определ етс  величина Д. Полученное значение Д поступает в блок 7 коррекции пеленга . Синхронизатор б разрешает также работу пеленгатора 5;, Пеленгатор 5 производит определение пеленга по соотношению амплитуд сигналов, прин тых антеннами 2 и 3. Значение оценки пеленга поступает также в блок 7 коррекции пеленга. После того как закончены вычислени  ё,А и R, , на блок 7 коррекции пеленга поступает разрешающий сигнал синхронизатора б. В блоке 7 коррекции пеленга производитс  вычисление действительного пеленга в соответствии с алгоритмом (13). После окончани  вычислени  Э на индикатор 8 с синхронизатора б поступает разрешающий сигнал дл  отображени  полученных координат разр да. На информационные входы индикатора 8 поступают значени  9 с блока 7 коррекции пеленга и значение R С - Хц с решающего блока 4.

ника разр да за счет определени  параметра Я, характеризующего эту ориентацию. При этом определение парметра Л производитс  одновременню с определением дальности путем решени  системы алгебраических уравнений , полученной из дифференциального уравнени , св зывагошего зарегистрирова .нные в точке наблюдени  вертикальную электрическую и горизонтальную магнитную составл юшие электромагнитного пол . Дл  определени  дальности в ближней зоне (до 100150 км) используетс  различна  зависимость от рассто ни  электрической и магнитной составл ющих пол , так как в этой зоне практически неприменим принцип волновола Земл -ионосфера , Учитыва , что молниевый разр д с больший степенью точности быть представлен в виде электрического дипол , предлагаема  система позволит определить координаты разр да с погрешностью, обусловленной только аппаратурными погрешност ми вычислени  в и R, которые нетрудно получить не превышающими 1-2. по пеленгу и 0,05-О,, R по дальности .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Однопунктна  система местоопределени  гроз в ближней зоне, содержааа  антенную систему с электрической и взаимно перпендикул рнсПад магнитными рамочными антеннами, подключенными к пеленгатору и синхронизатору , выход которого соединен с соответствующим входом пеленгатора и индикатор, отличающа с  тем, что, с целью повышени  точности местоопределени  гроз, введены решаюший блок и блок коррекции пеленга причем выходы решающего блока подключены ко входам индикатора и блока коррекции пеленга, два других входа которого соединены с выходами пеленгатора и синхронизатора, один из выходов которого подключен ко входу решающего блока, выход блока коррекции пеленга подключен к соответствуюиему входу индикатора, антенна  система подключена к решаюшему блоку,

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   1, Авторское свидетельство СССР 305434 , кл. G 01 S 5/16, 1971 (прототип),