УСТРОЙСТВО ПЕЛЕНГАЦИИ ИСТОЧНИКОВ АКТИВНОЙ ШУМОВОЙ ПОМЕХИ Российский патент 1997 года по МПК G01S7/36 G01S3/20 

Устройство относится к измерительной и вычислительной технике и может применяться в радиотехнических системах, осуществляющих прием и обработку подлежащих пеленгованию сигналов на антенну с фазо-частотным управлением диаграммы направленности.

Известно устройство пеленгования (Бакута П.А. Вопросы статистической теории радиолокации. М. Сов. радио, 1964, с. 670 671). Данный пеленгатор выполнен по оптимальной схеме но при использовании его в радиотехнических системах, построенных на антеннах с фазо-частотным управлением диаграммы направленности требуют большого объема аппаратуры.

Наиболее близким к предлагаемому является пеленгатор (Бакута П.А. Вопросы статистической теории радиолокации. М. Сов. радио, 1964, с. 826 829), который относится к некогерентным угломерам с обобщенным методом пеленгования. При использовании антенны с фазо-частотным управлением диаграммы направленности схема прототипа становится достаточно сложной при решении задачи согласования работы радиотракта с режимом сканирования антенной системы.

Технический результат от внедрения предложения простота технической реализации схемы радиотракта и схемы измерения угловых координат. При осуществлении изобретения достигаются процессы автоматического сопровождения активных шумовых помех по двум угловым координатам-азимуту и углу места, с одновременным измерением угловых координат в реальном масштабе времени.

Техническое решение процесса обнаружения помехи осуществляется методом траекторного сопровождения, который с целью упрощения переводится во временную область.

На фиг. 1 общая схема предлагаемого устройства пеленгации; на фиг.2 - первый селектор кода максимальной амплитуды сигнала; на фиг. 3 третий селектор кода максимальной амплитуды сигнала; на фиг. 4 четвертый селектор кода максимальной амплитуды сигнала; на фиг. 5 первый формирователь строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала; на фиг. 6 формирователь текущих азимутальных координат помехоносителя; на фиг. 7 формирователь текущих азимутальных координат помехоносителя; на фиг. 8 вычислитель угловых координат помехоносителя.

Устройство пеленгации на фиг. 1 содержит: антенную систему 1 1, N амплитудных детекторов 1 2, N приемных каналов 1 3, блок фильтрации 1, первый блок ключей 2, N входовой сумматор 3, аналого-цифровой преобразователь 4, два селектора кода максимальной амплитуды сигнала 5, 12, два формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала 6,13, временной селектор кода максимальной амплитуды сигнала 7, второй и третий блоки ключей 11, 8, третий и четвертый селекторы кода максимальной амплитуды сигнала 9, 14, сдвиговый регистр 11, вычислитель угловых координат помехоносителя 15, формирователь текущих угломестных координат помехоносителя 16, временной селектор кода угла места 17, формирователь текущих азимутальных координат помехоносителя 18, временной селектор кода азимута 19, И_с - входные сигналы, И₂ И₄ импульсы управления съемом информации, И_такт, И_синхр, И_обз тактовые, синхронизирующие импульсы и импульсы начала обзора, ε,β измеренные координаты помехоносителя.

Первый селектор кода максимальной амплитуды сигнала (фиг.2) содержит: 20, 21 первый и второй блоки линий задержки 22, 23 первый и второй блоки сравнения, 24 элемент И, 25 блок ключей.

Третий селектор (фиг. 3) кода максимальной амплитуды сигнала содержит: 26, 27 первый и второй блоки линий задержки, 28, 29 первый и второй блоки сравнения, 30 элемент И, 31, 32, 33 первый, второй и третий блоки ключей. Четвертый селектор (фиг.4) кода максимальной амплитуды сигнала содержит: 34, 35 первый и второй блоки сравнения, 36 элемент И. Первый формирователь (фиг. 5) строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала содержит: 37 блок сдвиговых регистров, 38 блок элементов ИЛИ, 39 блок ключей. Формирователь (фиг. 6) текущих угломестных координат помехоносителя содержит: 40 счетчик; 41 блок масштабирования, 42 блок линий задержки, 43, 44, 45 первый, второй и третий блоки ключей. Формирователь (фиг.7) текущих азимутальных координат помехоносителя содержит: 46 счетчик, 47 блок масштабирования, 48, 49 первый и второй блоки ключей. Вычислитель угловых координат помехоносителя (фиг. 8) содержит: 50, 54, 57, 60, 63 пять блоков деления, 51, 58 два логарифмических преобразователей, 52, 53, 59 три сумматора, 56, 65, 68, 70, 72, 73, 76, 78 восемь перемножителей, 55, 62, 64, 67, 69, 75, 77 семь блоков вычитания, 61, 66, 71, 74, 79 пять квадраторов.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сигналы от источника активной шумовой помехи, принятые радиотехнической системой с частотным сканированием диаграммы направленности антенны по азимуту, с фазовым по углу места по n парциальным угловым каналам на промежуточной частоте f_пр поступает на блок фильтрации 1. Все фильтры в блоке 1 настроены на одну и ту же частоту f_пр и имеют одинаковую полосу частот Df_ф,, согласованную со спектром помехи на выходе угломестных каналов. Продетектированные на выходе N амплитудных детекторов (1 2) сигналы помех поступают на первый блок ключей 2, который вместе со сдвиговым регистром 10 и N-входовым сумматором 3 образуют электронный коммутатор. Блок 2 выполнен в виде комплекта ключей, управляемых по команде сдвигового регистра 10. Сдвиговый регистр запускается тактовыми импульсами, следующими с периодом опроса входного сигнала , и каждый раз сдвигается на один разряд с приходом очередного импульса сдвига (импульса синхронизации). Выходные сигналы сдвигового регистра, следующие поочередно, управляют соответствующими ключами, с помощью которых осуществляется опрос выхода блока 1, так что на выходе N-входового сумматора 3 образуется последовательность амплитудных выборок, во временном положении которых от начала отсчета (тактового импульса) заложена информация о номере угломестного канала. Затем с помощью аналого-цифрового преобразователя 4 производится преобразование амплитуд выборок в параллельный двоичный код. Выборки сигналов И₁,И_n в виде параллельного кода поступают на первый селектор кода максимальной амплитуды сигнала 5, где происходит поиск локальных максимумов. Поиск максимальных амплитуд в блоке 5 производится среди скользящей тройки смежных каналов. В блоках сравнения 22 и 23 попарно сравниваются амплитуды первого и второго, второго и третьего каналов. Для компенсации временной задержки между каналами используются блоки задержки 20, 21, так что сравнение амплитуд трех каналов происходит одновременно (к моменту появления третьего импульса). При одновременном появлении импульсов с признаками А≅B одной и A>B другой схем совпадения на выходе элемента И24 появляется импульс И₁, свидетельствующий о том, что на j-м временном такте и i-м угломестном канале присутствует локальный максимум. По импульсу И₁ с помощью блока ключей 25 на выход селектора проходит код максимальной амплитуды, который с него поступает на первый формирователь строба сопровождения 6. Блок 6 вырабатывает строб сопровождения на следующем [(j-1)-м] временном такте в окрестности ±2 угломестных канала по отношению к i-ому каналу в предыдущем (j-м) временном такте, в котором впервые наблюдается локальный максимум. Строб сопровождения вырабатывается в блоке сдвиговых регистров 37, в котором осуществляется временная задержка на время, равное по всем разрядам двоичного кода амплитуды. Параллельный двоичный код синхронно перемещается по сдвиговым регистрам с частотой подачи синхронизирующих импульсов И_синхр, поступающих с первого управляющего входа формирователя. Строб сопровождения в виде отдельных, следующих друг за другом импульсов, поступает на управляющие входы второго блока ключей 11, который в моменты совпадения текущих кодов амплитуд, поступающих с выхода АЦП 4, с управляющими стробами, производят временную селекцию этих кодов. Входная информация разделяется по пяти независимо управляемым группам ключей, а выходная информация групп ключей объединяется на общем выходе. Выходная информация представляет последовательность из пяти значений кодов амплитуд, попадающих в строб сопровождения. Отстробированные таким образом значениях кодов амплитуд поступают на второй селектор кода максимальной амплитуды 12, который работает аналогично первому с той лишь разницей, что поиск локального максимума осуществляется среди пяти значений амплитуд, попадающих в строб сопровождения. В случае наличия локального максимума на выходе селектора появляется код максимальной амплитуды и импульс И₂, свидетельствующий о моменте появления этого кода. По этому импульсу с первого формирователя строба сопровождения снимается с помощью блока ключей 39 код максимальной амплитуды. Повторяющийся максимальный код в стробе сопровождения осуществляется объединением кодов с пяти выходов сдвиговых регистров блока 37 с помощью блока элементов ИЛИ 38. Выделенный код максимальной амплитуды задерживается во временном селекторе кода амплитуды на время . Код максимальной амплитуды с (j+1)-го временного такта с выхода селектора 12 поступает на второй формирователь строба сопровождения 13, который по описанному выше способу вырабатывает строб сопровождения в следующем [(j+2)-м] временном такте в окрестности ± 2 угломестных канала по отношению к j-му угломестному каналу в предыдущем [(j+1)-м] временном такте, в котором появился локальный максимум. Далее по сформированному стробу сопровождения с помощью третьего блока ключей 8 выделяется временная выборка из пяти значений амплитуд, по которой с помощью третьего селектора 9 выделяется локальный максимум с одновременным формированием импульса И₃, временное положение которого отвечает моменту появления локального максимума. Код локального максимума попадает на третий вход четвертого селектора кода максимальной амплитуды, предназначенный для поиска локального максимума по времени. На второй и первый выходы селектора для сравнения поступают коды амплитуд, задержанные на Т_п с (j+1)-го и на 2 Т_п с j-го временных тактов соответственно. Съем задержанных кодов амплитуд производится по импульсу И₃, причем задержанных на T_п со второго формирователя строба сопровождения, а задержанных на 2 Т_п с временного селектора кода амплитуды 7, причем задержка на 2 Т_п складывается из задержки кода максимальной амплитуды на Т_п в формирователе 6 и на T_п в селекторе 7. Совмещенные по времени выборки максимальных амплитуд с j-го, (j+1)-го и (j+2)-го временных тактов сравниваются в четвертом селекторе кода максимальной амплитуды, и в случае появления локального максимума вырабатывается импульс И₄, по которому в вычислитель угловых координат помехоносителя для дальнейшей обработки используются код максимальной амплитуды с (j+1)-го временного такта (выход 2 формирования 13), коды максимальной амплитуды и амплитуды с угломестного канала, отличающемся от канала с максимальной амплитудой на +1 с (j+2)-го временного такта (выходы 2 и 3 селектора 9). Угловые координаты перечисленных выше значений амплитуд обеспечиваются совокупностью формирователя текущих угломестных координат 16 и временного селектора кода угла места 17, а также совокупность формирователя текущих азимутальных координат 18 и временного селектора кода азимута 19. формирователь 16 с помощью счетчика 40 подсчитывает порядковый номер п_ε синхронизирующих импульсов от момента подачи тактовых импульсов И_такт, по которым счетчик устанавливается в нуль. Затем п_ε на блоке масштабирования 41 умножается на постоянное число De и пересчитывается в угломестную координату. Поскольку отсчет локального максимума приходится на следующий угловой канал, что текущие координаты отсчитываются счетчиком, задерживаются на один временной дискрет DT с помощью блока 42. Отсчет координаты локального максимума e₁ на (j+1)-м временном такте производится по команде сигнала И₂, затем для совмещения времени координаты с моментом съема амплитуд И_c1,И_c2, И_c3, код ε₁ задерживается во временном селекторе 17 на время, равное Т_п±. Временной селектор 17 устроен аналогично селектору 7. Съем координаты ε₁ производится по команде сигнала И₄, по которому с формирователя 16 снимаются координаты амплитуд с (j+1)-го временного такта, ε₂ приходящаяся на i-ый и ε₃ на (i+1)-ый угломестные каналы. При этом ε₂ и ε₃ снимаются с выхода и входа блока линий задержки 42 и поступают на выходы формирователя через управляемые по сигналу И₄ блоки ключей 44 и 45 соответственно. Формирователь 18 с помощью счетчика 46 подсчитывает порядковый номер п_β тактовых импульсов от момента подачи импульса начала обзора И_обз, по которому счетчик устанавливается в нуль. Затем п_β в блоке масштабирования 47 умножается на постоянное число Db и переводится в азимутальную координату. Отсчет азимутальной координаты b₁ локального максимума на (j+1)-м временном такте производится по команде сигнала И₂, затем для совмещения времени подачи команды β₁ с моментом съема амплитуды И_c1, И_c2, И_c3, код β₁ задерживается во временном селекторе 19 на время, равное . Временной селектор 19 устроен аналогично селектору 7. Съем координаты β₁ производится по команде сигнала И₄, по которому с формирователя 18 снимается также координата β₂ локального максимума с (j+2)-го временного такта. При этом β₂ снимается с выхода блока масштабирования 47 и поступает на второй вход формирователя через управляемый по импульсу И₄ блок ключей. 49. Угловые координаты ε₁, ε₂, ε₃, β₁, β₂ поступают на соответствующие координатные входы вычислителя 15.

Введение указанных выше блоков позволяет преобразовать амплитуду сигналов по угломестным парциальным каналам во временную последовательность амплитудных выборок. Такое преобразование позволяет перейти от многоканальной пространственной обработки к одноканальной временной обработке. При этом во временном положении от тактового импульса заложена информация о номере текущего угломестного канала, а во временном положении тактового импульса от начала обзора информация о текущем азимуте. Амплитудная информация позволяет путем анализа двумерного распределителя откликов по выходам полосовых фильтров в дискретные моменты времени определить точное местоположение помехоносителя по угловым координатам.

Использование: в радиотехнических системах, осуществляющих прием и обработку подлежащих пеленгованию сигналов на антенну с фазо-частотным управлением диаграмм-направленности. Сущность изобретения: содержит 1 блок фильтрации 1, два блока ключей 2, 8, 1 N-входной сумматор 3, один аналого-цифровой преобразователь 4, 4 селектора кода максимальной амплитуды сигнала 5, 12, 9, 14, 2 формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала 6, 13, 1 временной селектор кода максимальной амплитуды сигнала 7, 1 сдвиговый решотр 10, 1 вычислитель 15, угловых координат помехоносителя, 1 формирователь текущих угла местных координат помехоносителя 16, 1 временной селектор кода угла места 17, 1 формирователь текущих азимутальных координат помехоносителя 18, 1 временной селектор кода азимута 19, что позволяет перевести информацию о помехоносителе с угломестных парциальных каналов во временную последовательность амплитуды выборок. Такое преобразование позволяет перейти от пространственной многоканальной обработки и одноканальной временной обработке. 8 ил.

Устройство пеленгации источников активной шумовой помехи, содержащее антенную систему, N выходов которой через соответствующие приемные каналы соединены с N входами блока фильтрации, и N-входовый сумматор, отличающееся тем, что введены сдвиговый регистр, входы "Запуск" и "Сдвиг" которого являются тактовым и синхронизирующим входами устройства соответственно, первый блок ключей, N входов которого соединены с N выходами блока фильтрации через соответствующие амплитудные детекторы, N управляющих входов первого блока ключей соединены с N выходами сдвигового регистра, N выходов первого блока ключей соединены с соответствующими входами N-входового сумматора, введены также последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, первый селектор кода максимальной амплитуды сигнала, первый формирователь строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, первый временной селектор кода максимальной амплитуды сигнала, последовательно соединенные второй блок ключей, второй селектор кода максимальной амплитуды сигнала, второй формирователь строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, последовательно соединенные третий блок ключей, третий селектор кода максимальной амплитуды сигнала, а также введены четвертый селектор кода максимальной амплитуды сигнала, последовательно соединенные формирователь текущих угломестных координат помехоносителя и временной селектор кода угла места помехоносителя, последовательно соединенные формирователь текущих азимутальных координат помехоносителя и временной селектор кода азимута помехоносителя, а также вычислитель угловых координат помехоносителя, при этом выход N-входового сумматора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с входом первого селектора кода максимальной амплитуды сигнала, с входом второго блока ключей и третьего блока ключей, первый, второй и третий входы четвертого селектора кода максимальной амплитуды сигнала соединены соответственно с выходом первого временного селектора кода максимальной амплитуды сигнала, с первым выходом второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала и первым выходом третьего селектора кода максимальной амплитуды сигнала, первый, второй и третий сигнальные входы вычислителя угловых координат помехоносителя соединены с вторым выходом второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, с вторым и третьим выходами третьего селектора кода максимальной амплитуды сигнала соответственно, а первый, второй, третий, четвертый и пятый координатные входы соединены с выходом временного селектора кода угла места помехоносителя, с вторым и третьим выходами формирователя текущих азимутальных координат помехоносителя, с выходом временного селектора кода азимута помехоносителя и вторым выходом формирователя текущих азимутальных координат помехоносителя соответственно, при этом первые управляющие входы первого и второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, первого временного селектора кода максимальной амплитуды сигнала, временного селектора кода азимута помехоносителя соединены с синхронизирующим входом устройства, второй выход второго селектора кода максимальной амплитуды сигнала соединен с вторыми управляющими входами первого формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, формирователя текущих угломестных координат помехоносителя и формирователя текущих азимутальных координат помехоносителя, четвертый выход третьего селектора кода максимальной амплитуды сигнала соединен с вторыми управляющими входами временного селектора кода максимальной амплитуды сигнала и второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, выход четвертого селектора кода максимальной амплитуды сигнала соединен с вторыми управляющими входами временного селектора кода угла места помехоносителя и временного селектора кода азимута помехоносителя, третьими управляющими входами формирователя текущих угломестных координат помехоносителя, формирователя азимутальных координат помехоносителя и второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала, стробирующие выходы первого и второго формирователя строба сопровождения кода максимальной амплитуды сигнала соединены с управляющими входами второго и третьего блока ключей, при этом вход сигнала "Запуск" и первый управляющий вход формирователя текущих угломестных координат помехоносителя с синхронизирующим и тактовым входами устройства соответственно, вход сигнала "Запуск" и первый управляющий вход формирователя текущих азимутальных координат помехоносителя соединены с тактовым входом и входом сигнала начала обзора устройства соответственно, причем первый и второй выходы вычислителя угловых координат помехоносителя являются выходами сигналов "Азимут" и "Угол места" устройства соответственно.