СПОСОБ ОДНОКАНАЛЬНОГО РАДИОПЕЛЕНГОВАНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Российский патент 2003 года по МПК G01S3/54 

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть). Тш

Изобретение относится к радиопеленгации, а именно к радиотехническим системам автоматического определения угловых координат вектора направления распространения электромагнитной энергии, в частности к одноканальным системам с минимальным числом неподвижных ненаправленных антенных элементов, основанных на максимальном или полном использовании свойств стандартных связанных ЧМ- или AM-радиоприемных устройств (РПУ), и может быть применено для определения угловых координат пространственного положения источников излучения с квазигармоническим изменением напряженности поля в различного рода и назначения системах определения местоположения объектов. Достигаемым техническим результатом является повышение точности пеленгования. 3 с.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ одноканального радиопеленгования по четырем сигналам, поступающим от четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R < λ/4, где λ- длина волны сигнала, основанный на последовательном выполнении операции упорядочивания, формирующей из четырех сигналов от антенных элементов, расположенных по окружности, упорядоченную систему из двух упорядоченных пар P_i, i = 1, 2, сигналов таким образом, что каждой паре P_i сигналов соответствует два антенных элемента, расположенных на прямой, проходящей через центр окружности, а порядок сигналов в паре определяет направление соответствующей прямой, операции уплотнения, формирующей из упорядоченной системы из двух упорядоченных пар Р_i сигналов и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), i = 1, 2, модулированный результирующий сигнал, содержащий в уплотненной форме упорядоченные значения разностей фаз ϕ_i, i = 1, 2, сигналов, входящих в определенном порядке в соответствующую упорядоченную пару P_i, в виде суммы

где а_i - коэффициент пропорциональности, последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, формирующей из модулированного результирующего сигнала сигнал в виде суммы

где d_i - коэффициент пропорциональности, операции разуплотнения, формирующей за время, равное интервалу ортогональности Т, из сигнала, поступающего от последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, и двух упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t), предварительно скорректированных по фазе для компенсации фазовых сдвигов, возникающих при выполнении последовательности операций усиления, частотной селекции и демодулирования, два выходных сигнала u₁ и u₂, пропорциональных разности фаз ϕ₁ и ϕ₂ соответственно, операции вычисления угла прихода квазигармонического сигнала по значению арктангенса от отношения u₂/u₁, отличающийся тем, что в качестве упорядоченных управляющих ортогональных на интервале времени Т сигналов f_i(t) используют упорядоченную пару сигналов из множества упорядоченных пар ортогональных сигналов, в котором каждая упорядоченная пара содержит сигналы, имеющие вид


где t_j= 2jT₁; j= 0, ±1, ±2, . . . . . ; T₁ = 2πm/Ω, m= 1,2,3, . . . ,
а множество пар сигналов определяется фазами ψ₁,ψ₂, которые связаны соотношениями

Ψ₂ = π-Ψ₁-Ψ_H,
при этом либо ψ_H = π либо ψ_H = 0.
2. Устройство одноканального радиопеленгования, содержащее антенную систему из четырех ненаправленных антенных элементов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R < λ/4 и упорядоченных таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, радиоприемное устройство частотномодулированных сигналов (ЧМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции фазы (УМФ), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами четырех антенных элементов, а выход - к входу ЧМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМФ соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω(sinΩt), вход которого являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом ЧМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит режекторный фильтр частоты Ω (РФ), усилитель, вход которого соединен с выходом РФ, громкоговоритель, вход которого соединен с выходом усилителя, задающий генератор (ЗГ) с периодом T= 2T₁, первый выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с первым входом фильтра РФ и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого перемножителя, первый вход которого является первым входом узла разуплотнения, а второй вход - вторым входом узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), набор из m выходов которого соединен с набором из m входов фильтра РФ, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), набор из m выходов которого являются набором из m выходов узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ(sinnΩt), где n - целое число, вход которого является входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, регулируемого фазовращателя (РФВ), набор из m выходов которого является набором из m выходов узла ГСРФ, а вход соединен с выходом генератора sinnΩt, отличающееся тем, что в узел ГАС введены фазовращатель на 45^o, вход которого соединен с выходом генератора sinΩt, а выход является первым выходом узла ГАС, фазовращатель на 90^o, вход которого соединен с выходом фазовращателя на 45^o, а выход является вторым выходом узла ГАС, в блок ФУС введены инвертор, вход которого соединен с вторым выходом узла ГАС, первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с первым выходом узла ГАС и выходом инвертора соответственно, а выход является первым выходом узла ФУС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с выходом инвертора и первым выходом узла ГАС соответственно, а выход является вторым выходом узла ФУС, при этой третьи входы первого и второго мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГАС, в узел ГСРФ введены фазовращатель на 45^o, вход которого соединен с первым выходом РФВ, а выход является первым выходом узла ГСРФ, фазовращатель на 90^o, вход которого соединен с выходом фазовращателя на 45^o, а выход является вторым выходом узла ГСРФ, в узел ФОС введены первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым и первым выходами узла ГСРФ соответственно, а выход является первым выходом узла ФОС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла ГСРФ соответственно, а выход является вторым выходом узла ФОС, при этом третьи входы первого и второго мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены второй перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, а второй вход является третьим входом узла разуплотнения, который соединен с вторым выходом узла ФОС, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются четвертым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и четвертым входом узла разуплотнения, регулируемая линия задержки, первый и второй входы которой соединены с первым и вторым выходами ЗГ соответственно, а выход - с входом узла ФОС, с входом узла формирования импульса запуска и с вторым входом фильтра РФ. 3. Устройство одноканального радиопеленгования, содержащее антенную систему из пяти ненаправленных антенных элементов, из которых первые четыре антенных элемента расположены на одинаковом расстоянии друг от друга по окружности радиуса R < λ/4 и упорядочены таким образом, что первый и второй антенные элементы образуют на плоскости прямую линию, проходящую через центр окружности с юга на север, а третий и четвертый антенные элементы - прямую линию, проходящую через центр окружности с запада на восток, а пятый антенный элемент расположен в центре окружности, радиоприемное устройство амплитудно модулированных сигналов (АМ-РПУ), блок уплотнения и модуляции амплитуды (УМА), первые четыре входа которого подключены к выходам с соответствующими номерами первых четырех антенных элементов, вход A₀ - к выходу пятого антенного элемента, при этом выход блока УМА подключен к входу АМ-РПУ, блок формирования управляющих ортогональных сигналов (ФУС), первый и второй выходы которого соединены с пятым и шестым входами блока УМА соответственно, при этом блок ФУС содержит узел генерации аналоговых сигналов (ГАС), состоящий из генератора синусоиды с угловой частотой Ω(sinΩt), вход которого являются входом узла ГАС и входом блока ФУС, блок обработки сигналов и отображения информации (ОСОИ), вход которого соединен с выходом АМ-РПУ, а выход - с входом блока ФУС, при этом блок ОСОИ содержит режекторный фильтр частоты Ω (РФ), усилитель, вход которого соединен с выходом РФ, громкоговоритель, вход которого соединен с выходом усилителя, задающий генератор (ЗГ) с периодом T= 2T₁, первый выход которого является выходом блока ОСОИ, индикатор угла пеленга, узел разуплотнения, первый вход которого соединен с первым входом фильтра РФ и является входом блока ОСОИ, при этом узел разуплотнения состоит из первого перемножителя, первый вход которого является первым входом узла разуплотнения, а второй вход - вторым входом узла разуплотнения соответственно, узел формирования опорных сигналов (ФОС), набор из m выходов которого соединен с набором из m входов фильтра РФ, первый выход - с вторым входом узла разуплотнения, при этом узел ФОС содержит узел генерации сигналов с регулируемыми фазами (ГСРФ), набор из m выходов которого являются набором из m выходов узла ФОС, при этом узел ГСРФ состоит из генератора синусоиды с угловой частотой nΩ(sinnΩt), где n - целое число, вход которого является входом узла ГСРФ и входом узла ФОС, регулируемого фазовращателя (РФВ), набор из m выходов которого является набором из m выходов узла ГСРФ, а вход соединен с выходом генератора sinnΩt, отличающееся тем, что в узел ГАС введены фазовращатель на 45^o, вход которого соединен с выходом генератора sinΩt, а выход является первым выходом узла ГАС, фазовращатель на 90^o, вход которого соединен с выходом фазовращателя на 45^o, а выход является вторым выходом узла ГАС, в блок ФУС введены первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла ГАС соответственно, а выход является первым выходом узла ФУС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым и первым выходами узла ГАС соответственно, а выход является вторым выходом узла ФУС, при этом третьи входы первого и второго мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГАС, в узел ГСРФ введены фазовращатель на 45^o, вход которого соединен с первым выходом РФВ, а выход является первым выходом узла ГСРФ, фазовращатель на 90^o, вход которого соединен с выходом фазовращателя на 45^o, а выход является вторым выходом узла ГСРФ, в узел ФОС введены первый мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла ГСРФ соответственно, а выход является первым выходом узла ФОС, второй мультиплексор, первый и второй входы которого соединены с вторым и первым выходами узла ГСРФ соответственно, а выход является вторым выходом узла ФОС, при этом третьи входы первого и второго мультиплексоров соединены и подключены к входу узла ГСРФ, в узел разуплотнения введены второй перемножитель, первый вход которого соединен с первым входом первого перемножителя, а второй вход является третьим входом узла разуплотнения, который соединен с вторым выходом узла ФОС, первый и второй интеграторы, первые входы которых соединены с выходами первого и второго перемножителей соответственно, первый и второй элементы выборки и запоминания, первые входы которых соединены с выходами первого и второго интеграторов соответственно, а выходы являются первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, при этом вторые входы первого и второго интеграторов и вторые входы первого и второго элементов выборки и запоминания соединены между собой и являются четвертым входом узла разуплотнения, в блок ОСОИ введены узел вычисления и управления индикацией (ВУИ), первый и второй входы которого соединены с первым и вторым выходами узла разуплотнения соответственно, а первая выходная шина - с входной шиной индикатора угла пеленга, индикатор уровня амплитуды, входная шина которого соединена с второй выходной шиной узла ВУИ, узел формирования импульса запуска, выход которого соединен с третьим входом узла ВУИ и четвертым входом узла разуплотнения, регулируемая линия задержки, первый и второй входы которой соединены с первым и вторым выходами ЗГ соответственно, а выход - с входом узла ФОС, с входом узла формирования импульса запуска и с вторым входом фильтра РФ.