СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2007 года по МПК G01S5/04 

Заявляемый способ определения координат источника радиоизлучения относится к радиотехнике и может быть использован в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения априорно неизвестного источника радиоизлучения (ИРИ).

Известен разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения (см. Пат. RU №2000129837, опубл. 20.10.2002 г., Пат. RU №2204145, опубл. 05.10.2003 г.). Он заключается в приеме и измерении задержек Δτ_i, сигнала группой взаимосвязанных с известным местоположением пунктов приема, решении гиперболических уравнений на центральном приемном пункте, на основе которого определяют координаты источника радиоизлучения.

Недостатком аналогов является недопустимо большие ошибки местоопределения ИРИ в ситуациях, когда ИРИ излучает импульсы с высокой частотой следования. Так, в случае, когда период следования импульсов ИРИ меньше максимального времени задержки хотя бы на одном из боковых (периферийных) постов, возникает неоднозначность в измерении координат, устранить которую практически невозможно (см. Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001 г., с.323-324). Кроме того, данный способ местоопределения предъявляет высокие требования к системе единого времени и скорости обмена информацией, что также затрудняет реализацию данных технических решений.

Известен "Способ определения координат движущегося источника радиоизлучения с неизвестными параметрами" по Пат. RU №2001125859, опубл. 10.06.2003 г. В нем реализуется угломерный разностно-дальномерный способ местоопределения, который основан на приеме, выделении и обработке прямого излучения ИРИ, измерении угловых направлений и частоты принимаемого сигнала, приеме сигнала вторым приемным устройством, антенну которого перемещают относительно первой антенны с заданной скоростью, измерении частоты ИРИ, вычислении проекции заданной скорости относительно перемещения на направлении на источник радиоизлучения, вычислении по результатам измерений радиальной скорости перемещения источника излучения в каждый момент измерения, дальности, азимута и частоты.

Способ-аналог позволяет определить местоположение подвижного ИРИ, однако ему также присущи недостатки, свойственные корреляционным методам оценивания: система не защищена от воздействия когерентных помех, обладает недостаточной точностью местоположения ИРИ особенно в сложной сигнально-помеховой обстановке (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 2000 г., с.128-145).

Известен "Способ определения координат ИРИ", описанный в Пат. US №4728959, МПК G 01 S 5/04, опубл. 08.08.1986 г. Он включает прием сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального пеленгаторных пунктов с известным местоположением, измерение первичных пространственно-информационных параметров, преобразование на пеленгаторных пунктах первичных пространственно-информационных параметров в пространственные параметры: азимутальный угол Θ и угол места β с помощью преобразования Гильберта, определение уровня достоверности к полученным результатам по методу ХИ-квадрат, передачу результатов измерений пространственных параметров с периферийных пеленгаторных пунктов на центральный пеленгаторный пункт, определение местоположения ИРИ решением системы нелинейных уравнений методом наименьших квадратов.

Способ-аналог позволяет повысить точность определения координат источников радиоизлучениий в сложной сигнально-помеховой обстановке, свойственной для городских условий.

Однако данный аналог также обладает недостаточной точностью измерения координат источников радиоизлучений в силу того, что в нем реализована двухэтапная обработка результатов измерений.

В книге (Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы / B.C.Кондратьев, А.Ф.Котов, Л.Н.Марков; Под редакцией проф. В.В.Цветнова. - М.: Радио и связь, 1989 г. - 264 с.) показано, что ввиду принципиальной нелинейности обоих этапов обработки все методы оптимизации систем местоопределения с двухэтапной обработкой дают по точности худшие результаты, чем при оптимальной одноэтапной обработке (см. там же, стр.13).

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является "Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения", описанный в Пат. RU №2263328, МПК 7 G 01 S 5/04, опубл. 27.10.2005 г. в бюл. №30. На подготовительном этапе способ включает вычисление количества N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, определение координат местоположения центров элементарных зон привязки, присвоение каждой элементарной зоне привязки порядкового номера b_0,n, b₀=1, 2, ..., N, расчет для центрального и R периферийных пеленгаторных пунктов, антенная система каждого из которых включает М>2 антенных элементов, значений эталонных первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-го антенного элемента, где r=1, 2, ..., R+1; m=1, 2, ..., М, относительно координат местоположения центров каждой элементарной зоны привязки, причем эталонные первичные пространственно-информационные параметры рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2ν-1)/2, где ν=1, 2, ..., Р; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона, в процессе работы при обнаружении сигнала источника радиоизлучения на частоте f_ν включает измерение первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-ных антенных элементов, причем измеренные первичные пространственно-информационные параметры на выходах антенных элементов периферийных пеленгаторных пунктов передают на центральный пеленгаторный пункт, вычисление для каждой b_0,n-ой элементарной зоны привязки разности между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, возведение их в квадрат и суммирование, выделение из N полученных сумм K_0,n(f_ν) минимальной, принятие за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения координат местоположения центра элементарной зоны привязки, соответствующих минимальной сумме minK_0,n(f_ν).

Способ-прототип позволяет повысить точность определения координат источника радиоизлучения в сложной сигнально-помеховой обстановке, свойственной для пересеченной местности и городских условий. Положительный эффект в прототипе достигается благодаря реализации одноэтапной обработки результатов измерений, а следовательно, более полного учета информации о поле сигнала в точках его приема.

Однако способ-прототип обладает существенным недостатком, состоящем в отсутствии возможности измерения пространственных координат {X, Y, Z) ИРИ, находящихся над поверхностью земли (ИРИ на борту самолета, вертолета, воздушного шара, крыше высотного здания и т.д.).

Целью заявляемого технического решения является разработка способа определения координат источника радиоизлучения, размещенного в пространстве над заданной зоной контроля. Кроме того, заявляемое техническое решение расширяет арсенал средств данного назначения.

В заявляемом способе поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат ИРИ в заданной зоне контроля и полосе частот ΔF группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального пеленгаторных пунктов с известным местоположением, включающем на подготовительном этапе вычисление количества N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, определение координат местоположения центров элементарных зон привязки, присвоение каждой элементарной зоне привязки порядкового номера b_0,n, b₀=1, 2, ..., N, расчет для центрального и R периферийных пеленгаторных пунктов, антенная система каждого из которых включает М>2 антенных элементов, значений эталонных первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-го антенного элемента, где r=1, 2, ..., R+1; m=1, 2, ..., М, относительно координат местоположения центров каждой элементарной зоны привязки, причем эталонные первичные пространственно-информационные параметры рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2ν-1)/2, где ν=1, 2, ..., P; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона, в процессе работы при обнаружении сигнала источника радиоизлучения на частоте f_ν включает измерение первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-ных антенных элементов, причем измеренные первичные пространственно-информационные параметры на выходах антенных элементов периферийных пеленгаторных пунктов передают на центральный пеленгаторный пункт, вычисление для каждой b_0,n-ой элементарной зоны привязки разности между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, возведение их в квадрат и суммирование, выделение из N полученных сумм K_0,n(f_ν) минимальной, принятие за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения координат местоположения центра элементарной зоны привязки, соответствующей минимальной сумме minK_0,n(f_ν), на подготовительном этапе пространство над зоной контроля равномерно разбивают на Н слоев. Каждому слою присваивают порядковый номер h, h=1, 2, ..., H. Каждый слой делят на элементарные объемы привязки. Присваивают каждому элементарному объему привязки порядковый номер b_h,n; b_h=1, 2, ..., N. Определяют координаты местоположения центров {X, Y, X}_h,n элементарных объемов привязки b_h,n. Рассчитывают дополнительные эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров на выходах каждого A_r,m-го антенного элемента, где r=1, 2, ..., R+1; m=1, 2, ..., М, относительно координат местоположения центров каждого элементарного объема привязки b_h,n. В процессе работы для каждого элементарного объема привязки b_h,n вычисляют разность между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, возводят их в квадрат и суммируют. За координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения принимают координаты местоположения центра элементарной зоны или объема привязки, соответствующего минимальной сумме K_h',n(f_ν), где h'=0, 1, 2, ..., H.

Благодаря новой совокупности признаков в заявляемом способе достигается более полный учет информации о пространственных параметрах сигнала в R+1 точках его приема. Это обусловило положительный эффект в виде возможности определения местоположения ИРИ, расположенного в пространстве над зоной контроля. Указанные возможности реализуются при одноэтапном определении координат, что предполагает более высокую точность местоопределения ИРИ в районах с пресеченной местностью, горах, условиях городской застройки и низких отношениях сигнал/шум. При этом заявляемое техническое решение расширяет арсенал средств данного назначения.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа определения координат источника радиоизлучения, отсутствуют и, следовательно, заявляемый объект обладает свойством новизны.

Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемого способа, показало, что он не следует явным образом из уровня техники, из которого не выявлена также известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявляемый объект, соответствующим уровню патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 порядок выполнения операций:

а, б) формирование элементарных зон привязки и присвоение им порядкового номера;

в) определение координат центра элементарных зон привязки;

г) разбиение заданной полосы частот на поддиапазоны;

д) равномерное разбиение пространства над зоной контроля на Н слоев;

е) разбиение слоев на элементарные объемы привязки и присвоение им порядкового номера;

ж) определение координат центра элементарных объемов привязки;

на фиг.2 - сектор обработки сигналов в горизонтальной и вертикальной плоскостях (θ_min, θ_max, β_min, β_max) для r-го пеленгаторного пункта;

на фиг.3 - порядок формирования В эталонных массивов первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.4 - порядок формирования массива измеренных пространственно-информационных параметров;

на фиг.5 - очередность вычисления суммы K_0,1(f_ν) для первой элементарной зоны привязки n=1, h=0 и частотного поддиапазона V;

на фиг.6 - эпюры напряжений, поясняющие порядок формирования первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.7 - обобщенная структурная схема устройства определения координат источника радиоизлучения, реализующего предлагаемый способ;

на фиг.8 - структурная схема периферийного пеленгаторного пункта;

на фиг.9 - структурная схема центрального пеленгаторного пункта;

на фиг.10 - алгоритм вычисления эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.11 - структурная схема блока принятия решения.

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. На подготовительном этапе выполняются следующие операции. Заданную зону контроля, в рамках которой определяется местоопределения ИРИ (см. фиг.1а), делят на элементарные зоны привязки (см. фиг.1б). Размеры элементарной зоны привязки так же, как и в прототипе, соответствуют предварительно заданной точности местоопределения {ΔХ, ΔY}. На следующем этапе находят географические координаты центров элементарных зон привязки {X, Y}_n и присваивают каждой из них порядковый номер b_0,n (см. фиг.1б, в) из набора n=1, 2, ..., N. Далее осуществляют разбиение пространства над зоной контроля на Н слоев. Толщина слоя ΔZ соответствует предварительно заданной точности местоопределения ИРИ в пространстве над зоной контроля, например 100 м. Каждому сформированному пространственному слою присваивается порядковый номер h, h=1, 2, ..., Н. Значение Н определяется заданной максимальной высотой оцениваемого пространства над зоной контроля и точностью оценивания координат ИРИ в вертикальной плоскости ΔZ (см. фиг.1д).

На очередном этапе подготовительных работ каждый слой h разбивается на элементарные объемы привязки b_h,n (см. фиг.1е). Размеры элементарных объемов привязки должны соответствовать предварительно заданной точности местоопределения (ΔX, ΔY, ΔZ), например 100 м·100 м·100 м. Данную операцию целесообразно выполнить таким образом, чтобы границы горизонтальных проекций элементарных объемом привязки совпали с границами элементарных зон привязки (см. фиг.1е). В этом случае в каждом пространственном слое h сформируется N элементарных объемов привязки, которым по аналогии с фиг.1б присваивается порядковый номер из набора n=1, 2, ..., N (см. фиг.1e).

В каждом элементарном объеме привязки b_h,n определяются координаты местоположения центра {X, Y, Z}_h,n.

Весь заданный диапазон частот шириной ΔF делят на поддиапазоны, размеры которых Δf определяются шириной пропускания приемных трактов измерителей (пеленгаторных пунктов) или значениями стандартной сетки частот, например, для УВЧ-диапазона она составляет 25 кГц (см. фиг.1г). Поддиапазоны, количество которых Р=ΔF/Δf, также нумеруют V=1,2, ..., Р.

На следующем этапе рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров для средних частот всех поддиапазонов f_ν=Δf(2V-1)/2. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения разностей фаз сигналов Δϕ_m,l(f_V) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки каждого пеленгаторного (Термины "периферийный и центральный пеленгаторные пункты" в заявляемом способе условны, в их функции не входит определение пеленга θ и угла места β) пункта.

Выбор Δϕ_m,l(f_V) в качестве первичного пространственно-информационного параметра основан на следующем. Одним из наиболее перспективных направлений реализации измерителей пространственных параметров сигналов ИРИ является использование интерферометрических пеленгаторов (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 2000, с.138-139). Интерферометры существуют двух типов: фазовые и корреляционные (см. там же, с.138). В материалах Пат. US №4728959 "Радиопеленгационная система", МПК G 01 S 5/04 опубл. 8.08.1986 г. отмечается, что в сильно пересеченной местности и городских условиях в меньшей степени подлежат искажению фазовые параметры сигнала. Кроме того, в книге Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham. Massachusetts. Artech House, inc., 1981. - 298 p. отмечается, что: "потенциальные возможности оценки угла прихода сигнала путем сравнения фазы выше, чем у корреляционного интерферометра, если оцениваемый сигнал узкополосен и имеет малую нестабильность несущей частоты".

Порядок расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров следующий. Вводят координаты всех пеленгаторных пунктов и топологию их антенных систем (АС). В заявленном способе на всех пеленгаторных пунктах используют одинаковые антенные решетки размерности М, М>2. В общем случае размерность и форма решеток пеленгаторных пунктов может быть различной. Данные по топологии АС включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки и ее ориентацию относительно направления на север. При использовании антенной решетки с круговой эквидистантной структурой за направление ее ориентации принимают вектор, проходящий через второй антенный элемент в направлении первого антенного элемента. Для каждого пеленгаторного пункта определяют сектор обработки сигналов по азимуту (θ_min, θ_max) и углу места (β_min, β_max), необходимое разрешение (точность) вычисления угловых параметров Δθ и Δβ. Значения θ_min, θ_max, β_min, β_max и Δθ, Δβ находят исходя из места размещения пеленгаторного пункта относительно зоны контроля и требуемой точности местоопределения (ΔX, ΔY, ΔZ). Например, для r-ого пеленгаторного пункта на фиг.2 показан сектор обработки сигналов (сектор r) в горизонтальной и вертикальной плоскостях и значения θ_min, θ_max, β_min, β_max. Последние выбираются исходя из того, чтобы вся зона контроля попала в сектор обработки сигналов. Аналогично определяется необходимая точность вычисления угловых параметров Δθ и Δβ. Погрешность определения параметров θ и β не должна приводить к ошибкам местоопределения, превышающим площадь элементарной зоны или объема привязки. В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров эталонный источник размещают поочередно в центре каждой элементарной зоны или объема привязки с известными координатами {X, Y}_0,n или {X, Y, Z}_h,n.

Вычисляют угловые параметры θ_r,h',n и β_r,h',n сигнала для каждого r-го пеленгаторного пункта с учетом размещения источника в В=(H+1)·N точках зоны контроля и его удаление D_r,h',n.

Далее для каждого углового параметра θ_r,h',n и β _r,h',n эталонного источника в точке b_h',n вычисляют значения разностей фаз Δϕ_{m,l,r,h',n,эт}(f_ν) для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки всех пеленгаторных пунктов и всех частотных поддиапазонов

где - расстояние между m-м антенным элементом и эталонным источником, расположенным в центре b_h',n-ой элементарной зоны или объема привязки; m, l ∈ (1...М), m≠l, X_h',n, Y_h',n, Z_h',n и X_m, Y_m, Z_m - координаты эталонного источника и m-го антенного элемента соответственно.

Полученные в результате расчетов (моделирования) эталонные первичные пространственно-информационные параметры оформляют в виде B=N(H+1) эталонных массивов данных, вариант представления информации в которых показан на фиг.3. Здесь в рамках первого массива приведена очередность следования эталонной информации для первой элементарной зоны привязки b_0,1эт по всем R+1 пеленгаторным пунктам и Р поддиапазонам частот. Порядок формирования остальных B-1 эталонных массивов данных аналогичен. Расчет и хранение эталонных массивов осуществляется на центральном пеленгаторном пункте.

При обнаружении одного или нескольких сигналов в заданной полосе частот ΔF формируют R+1 массивов первичных пространственно-информационных параметров (см. фиг.4), структура представления информации в которой аналогична вышерассмотренной на фиг.3. Для этого на периферийных пеленгаторных пунктах параметры измеренные для всех сочетаний пар антенных элементов A_m,l всех Р частотных поддиапазонов, последовательно передают на центральный пеленгаторный пункт. На последнем также измеряют параметры и совместно с данными, поступившими с периферийных пеленгаторных пунктов, оформляют в R+1 массивов первичных пространственно-информационных параметров.

Таким образом, в предлагаемом способе (как и в прототипе) первый этап обработки сигналов на пеленгаторных пунктах исключен, а вся необходимая информация, заключенная в первичных пространственно-информационных параметрах, передается на центральный пеленгаторный пункт. В рамках заявленного способа достоверность информации о поле сигнала достигается:

габаритными характеристиками (разносом между антенными элементами) антенной решетки пеленгаторного пункта;

размерностью (количеством антенных элементов М) антенной решетки пеленгаторного пункта;

характеристиками антенных элементов и их взаимной ориентацией.

Осуществление этих требований рассматривается ниже в рамках устройства, реализующего способ определения координат источника радиоизлучения.

На следующем этапе предлагаемого способа для каждой b_h',n-й элементарной зоны или объема привязки (см. фиг.5) и каждого частотного поддиапазона, в которых обнаружены сигналы, последовательно вычисляют разность между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, которые возводят в квадрат и суммируют в соответствии с выражением

На фиг.5 иллюстрируется порядок вычисления суммы K_0,1(f_V) для первой элементарной зоны привязки b_0,1 частного поддиапазона V.

Предположим что в поддиапазоне V отмечена работа ИРИ. Первоначально обновляют R+1 массивов данных первичных пространственно-информационных параметров для данной частоты. Далее в соответствии с рассмотренным правилом для всех элементарных зон и объемов привязки находят суммы K_h',n(f_V). Определяют минимальную сумму minK_h',n(f_V) из совокупности В. Координаты местоположения центра элементарной зоны или объема привязки, соответствующей minK_h',n(f_V), принимают за координаты местоположения обнаруженного на частоте f_V источника радиоизлучения.

Таким образом, вся необходимая информация о поле сигнала из нескольких точек приема поступает на центральный пеленгаторный пункт и за один этап обработки преобразуется в искомые пространственные координаты ИРИ {X, Y, Z}_h',n. При этом достигается высокая точность измерения пространственных параметров сигналов за счет наиболее полного учета информации о поле сигнала в условиях его многолучевости и при низких отношениях сигнал/шум, свойственные способу-прототипу.

Рассмотрим порядок измерения первичных пространственно-информационных параметров Δϕ_m,l(f_V). Синхронно принятые антенными элементами А_m и А_l высокочастотные сигналы (см. фиг.6а) в поддиапазоне Δf_V преобразуют в электрические сигналы промежуточной частоты (см. фиг.6б). Значение промежуточной частоты определяется характеристиками аналого-цифрового преобразователя. На следующих эпюрах фиг.6 показан порядок преобразования сигналов, принятых лишь антенным элементом А_m. Над сигналами, принятыми антенным элементом А_l, осуществляют аналогичные преобразования.

Сигналы промежуточной частоты дискретезируют и квантуют (см. фиг.6в). Интервал дискретизации выбирают в соответствии с теоремой отсчетов (см. Введение в цифровую фильтрацию. Под ред. Р.Богнера и А.Константинидиса. - М.: Мир, 1976, с.26-27). Большинство алгоритмов цифровой обработки сигналов рассчитаны на работу с комплексными числами. Для перехода от действительных к комплексным сигналам применяют квадратурные преобразования сигналов. В свете этого из цифровых сигналов (фиг.6в) обоих каналов формируют четыре последовательности отсчетов (на. фиг.6 две из них для антенного элемента А_m представлены эпюрами "д", "ж"). В самом общем виде принимаемый сигнал (см. фиг.6а) U(t) представляется в виде:

где U(t) - огибающая амплитуды сигнала; ϕ(t) - фаза сигнала; ω₀ - частота, относительно которой представлены огибающая амплитуды и фаза сигнала.

Более удобная форма представления сигнала u(t) базируется на квадратурных составляющих:

где V_c(t)=U(t)cosϕ(t) и V_s(t)=U(t)sinϕ(t) - квадратурные составляющие сигнала. Составляющие V_c(t) и V_s(t) соответствуют действительной и мнимой частям комплексной огибающей U(t) сигнала u(t). Для этого полученные цифровые отсчеты (фиг.6в) перемножаются на цифровые отсчеты (фиг.6д, ж) двух гармонических сигналов (фиг.6г, е) одной и той же частоты, сдвинутых друг относительно друга на π/2. Умножение исходного сигнала u(t) на сигнал V(t)=Acosϕ(ω₀t) приводит к формированию сигнала U_c(t) вида:

Если частота 2ω₀ несколько превышает максимальную скорость изменения фазы ϕ(t)/2, то с помощью фильтра нижних частот можно выделить первое слагаемое в формуле (3)

Выделенный с помощью фильтра нижних частот сигнал U_cl(t) с точностью до постоянного множителя совпадает с квадратурной составляющей V_c(t) (см. фиг.6з). Особенность приведенного на фиг.6 варианта разложения сигнала на квадратуры состоит в том, что фазы исходного сигнала (фиг.6б) и первого (синусоидального) гармонического сигнала совпали. В результате получен частный случай - все значения квадратурной составляющей V_c(t) положительны (см. фиг.6з).

Аналогичным образом формируют вторую квадратурную составляющую путем умножения сигнала U(t) (см. фиг.6в) на сигнал

V(t)=Asin(ω₀t)

Результат выполнения операции (5) представлен на фиг.6и.

Возможна и другая очередность выполнения названых операций. Аналоговый сигнал u(t) фиг.6а делят на два идентичных сигнала, после чего каждый из них умножают на соответствующий аналоговый гармонический сигнал той же частоты. Эти гармонические сигналы сдвинуты по фазе друг относительно друга на угол π/2 (см. фиг.6г, е). После разложения аналогового сигнала на квадратуры каждую из них оцифровывают.

В результате выполнения операций (4) и (5) формируют четыре последовательности отсчетов (по 2 на каждый антенный элемент А_m и A_l). В каждой последовательности запоминают и в дальнейшем используют для обработки заданное число Т отсчетов квадратурных составляющих. Их количество определяется импульсной характеристикой используемых цифровых фильтров. Для реализации указанной операции могут применяться фильтры с конечной импульсной характеристикой. Преимущество их применения в пеленгаторе состоит в том, что получение отсчетов с выхода фильтра требуется получать с частотой в 1000 раз меньшей, чем частота дискретизации сигнала. Для этого отсчеты каждой квадратурной составляющей (см. фиг 6з, и) сигнала перемножаются на отсчеты временного окна (фиг.6к). В качестве последнего могут быть использованы функции Хэминга, или Блекмана, или Кайзера, или треугольная или др. (см. Гольденберг Л.М. и др. Цифровая обработка сигналов: Справочник / Л.М.Гольденберг, Б.Д.Матюшкин, М.Н.Поляк. - М.: Радио и связь, 1985. - 312 с.).

В предлагаемом способе (по аналогии с прототипом) в качестве временного окна используется функция

где I₀[·] - модифицированная функция Бесселя первого рода и нулевого порядка;

G - число отсчетов временного окна;

α - параметр, определяющий соотношение энергии в центральном и боковых лепестках АЧХ фильтра;

g - номер отсчета временного окна;

ω_c=π(F_ПП-F_ПЗ)/F_Д;

F_ПП - граница полосы пропускания фильтра, отсчитанная от центра фильтра;

F_ПЗ - начало полосы задержания фильтра, отсчитанная от центра фильтра;

F_Д - частота дискретизации.

В результате выполнения операции умножения получают четыре скорректированные последовательности квадратурных составляющих (фиг.6л, м).

Из скорректированных последовательностей формируют две комплексные последовательности отсчетов сигналов. Для этого попарно объединяют соответствующие отсчеты скорректированных последовательностей (фиг.6л, м) квадратурных составляющих сигналов антенных элементов. После выполнения данной операции обе комплексные последовательности отсчетов преобразуют с помощью дискретного преобразования Фурье

В результате получают две преобразованные последовательности (см. фиг.6н), характеризующие спектры совокупностей сигналов, принимаемых в антенных элементах А_m и A_l. Каждая из названных последовательностей несет информацию о фазе сигналов, принимаемых соответствующим антенным элементом.

Далее попарно перемножают частотные отсчеты сигнала преобразованной последовательности (фиг.6н) одного антенного элемента А_m на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента A_l (см. фиг.6р)

где m, l=1, 2, ..., М; m≠l - номера антенных элементов.

На завершающем этапе для каждой пары антенных элементов расчитывают разность фаз сигналов Δϕ_m,l(f_V) для частот поддиапазона V по формуле (см. фиг.6с)

Значение разностей фаз сигналов Δϕ_m,l(f_V)_r для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках каждого пеленгаторного пункта r используют в качестве первичных пространственно-информационных параметров.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, структурно представленное на фиг.7. Оно содержит R идентичных периферийных пеленгаторных пунктов (ППП) и один центральный пеленгаторный пункт (ЦПП), структурные схемы которых представлены на фиг.8, 9 соответственно. Пеленгаторные пункты связаны между собой каналами связи, с помощью которых реализуется система управления типа "Звезда". С этой целью используется радиосвязь типа RADIOETHERNET на частотах 2,4 ГГц.

В процессе работы предлагаемого устройства ЦПП осуществляется поиск и обнаружение сигналов ИРИ в заданной полосе частот ΔF. При обнаружении сигнала на частоте f_ν ЦПП формирует команду управления всеми ППП на их перестройку на данную частоту, которую передают на частотах f₁, f₃, ..., f_i. В простейшем случае она может представлять из себя код частоты f_ν. ППП перестраиваются на частоту f_ν и измеряют первичные пространственно-информационные параметры Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r, несущие всю необходимую информацию о поле сигнала в точках его приема. Результаты измерений со всех ППП в полном объеме передаются на ЦПП на частотах f₂, f₄, ..., f_j+1. Здесь по рассмотренному выше алгоритму в один этап определяется местоположение ИРИ.

Рассмотрим состав и порядок работы ЦПП (см. фиг.9). Он содержит антенную решетку (АР) 1, антенный коммутатор 2, двухканальный приемник 3, аналого-цифровой преобразователь 4, блок преобразования Фурье 5, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров 6, N+1 запоминающих устройств (ЗУ) 7, R+1 трактов анализа 8, генератор синхронизации 9, R+1 установочных входов 10, R дуплекных радиостанций 13, R радиомодемов 14, первый сумматор 15, R+2-e запоминающее устройство 16, блок принятия решения 17, R+2-ю группу установочных входов 18 и группу информационных выходов 19.

Каждый тракт анализа 8 содержит блок вычитания 20, умножитель 21, второй сумматор 22, R+3-e и R+4-е запоминающие устройства 25 и 23 соответственно и блок формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров 24. Перед началом работы ЦПП и устройства в целом осуществляется описание пространственных характеристик антенных решеток 1 (26) всех используемых пеленгаторных пунктов. С этой целью определяется местоположение каждого пеленгаторного пункта, например, с помощью устройства топопривязки GPS (см. GPS навигаторы 12, 12XL. Руководство пользователя. JJ-CONNECT т.(095)208-81-36. E-mail: admin@jj-connect.ru http://www.jjconnect.ru). Измеряются взаимные расстояния между антенными элементами решетки 1 (26), определяется склонение антенной решетки относительно направления на север. Результаты измерений со всех ППП передаются на ЦПП и по соответствующим шинам 10/2, ..., 10/R+1 поступают на входы блоков формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров 24 соответствующего тракта анализа 8. Характеристики антенной решетки 1 ЦПП вводятся через шину 10/1 первого тракта анализа. По установочной шине 18 в блок 17 вводят координаты центров элементарных зон и объемов привязки. В блоках 24 трактов анализа по рассмотренному выше алгоритму вычисляются эталонные наборы первичных пространственно-информативных параметров, которые в дальнейшем хранятся в запоминающих устройствах 25. Пусть в результате сканирования двухканального приемника 3 (см. фиг.9) в заданной полосе частот ΔF на частоте f_ν обнаружен сигнал. Код частоты f_ν с выхода управления блока 3 поступает на первые входы радиомодемов 14/1-14/R. Здесь осуществляется его преобразование и согласование с входными характеристиками дуплексных приемопередатчиков 13/1-13/R. Сформированные сигналы управления с выходов соответствующих радиомодемов 14 поступают на вторые входы радиостанций 13 и излучаются по радионаправлениям на частотах f₁, f₃, ..., f_i.

Рассмотрим порядок измерения первичных пространственно-информативных параметров на ЦПП. Принимаемые антенной решеткой 1 сигналы на частоте f_ν поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 2. Антенный коммутатор 2 обеспечивает синхронное подключение в едином промежутке времени любых пар антенных элементов к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа приемника 3 поступают сигналы со всех возможных пар АЭ решетки 1. При этом все АЭ периодически выступают в качестве сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного антенного коммутатора 2). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.

Сигналы (см. фиг.6а), поступившие на вход приемника 3, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту (см. фиг.6б), например, 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты приемника 3 сигналы поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 4, где синхронно преобразуются в цифровую форму (см. Фиг.6в). Полученные цифровые отсчеты сигналов антенных элементов А_m, и А_l в блоке 4 перемножаются на цифровые отсчеты (см. Фиг.6д, ж) двух гармонических сигналов одной и той же частоты (см. Фиг.6г, е), сдвинутые друг относительно друга на угол π/2. На фиг.6з представлены результаты выполнения этой операции (выражения 4 и 5).

В результате в блоке 4 формируются четыре последовательности отсчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух антенных элементов А_m и А_l). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в АЦП 4 выполняют операцию перемножения отсчетов каждой квадратурной составляющей сигнала (фиг.6з, и) на соответствующие отсчеты временного окна (см. фиг.6к). Результаты выполнения в блоке 4 этой операции приведены на фиг.6л, м.

На завершающем этапе в блоке 4 формируют две комплексные последовательности отсчетов путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей, которые поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 5.

В результате выполнения в блоке 5 операции (7) получают две преобразованные последовательности (см. фиг.6н). Последние характеризуют спектры сигналов, принимаемых в антенных элементах А_m и А_l, а следовательно, и их фазовые характеристики. Однако этого недостаточно для измерения разности фаз сигналов в парах антенных элементов А_m и А_l. Последнее предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов (выражение 8) и на ее основе определение Δϕ_m,l(f_ν)_r в соответствии с выражением 9. Эти операции и выполняются блоком 6, на выходах которого формируются значения первичных пространственно-информационных параметров Δϕ_m,l,изм(f_ν) для всех возможных сочетаний пар антенных элементов m, l=1, 2, ..., М, m≠l. Значения параметров Δϕ_m,l,изм(f_ν), измеренные на ЦПП, записываются в первое запоминающее устройство 7/1.

Результаты измерения первичных пространственно-информационных параметров на частоте f_ν ППП передаются на ЦПП по соответствующим радионаправлениям. Их прием на ЦПП осуществляется с помощью дуплексных радиостанций 13/1-13/R и соответствующих им радиомодемов 14/1-14/R. Принятые значения Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r записываются в соответствующие запоминающие устройства 7/2-7/R+1. Выполнение этой операции соответствует формированию массива измеренных первичных пространственно-информационных параметров, приведенных на фиг.4. После завершения данной операции с поступлением очередного синхроимпульса блока 9 измеренные параметры Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r поступают на информационные входы соответствующих трактов анализа 8.

Основное предназначение трактов анализа 8 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r (см. фиг.4) от эталонных значений Δϕ_m,l,эт(f_ν)_r (см. фиг.3), рассчитанных для всех элементарных зон и объемов привязки В. Данная операция осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.5, следующим образом. Эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров, хранящиеся в запоминающем устройстве 25, поступают на вход уменьшаемого блока вычитания 20. На вход вычитаемого блока 20 поступают измеренные значения Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r. Операция вычитания осуществляется в строгом соответствии с порядком формирования пар АЭ. Например, из Δϕ_m,l,изм(f_ν)₃ поочередно вычитаются только значения Δϕ_m,l,изм(f_V)₃ для всех элементарных зон и объемов привязки b_h',n.

На следующем этапе полученные разности возводятся в квадрат в блоке умножения 21. Данная операция необходима для того, чтобы все результаты операции вычитания имели положительное значение. В противном случае могла возникнуть бы ситуация, когда сумма положительных и отрицательных разностей Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r-Δϕ_m,l,эт(f_ν)_r компенсировали друг друга. Для возведения в квадрат каждый результат вычитания умножается на себя в блоке 21. Полученные квадраты разностей складываются во втором сумматоре 22 и записываются в запоминающее устройство 23. Аналогичные операции выполняются во всех трактах анализа 8. Синхронизация элементов трактов 8 осуществляется с помощью импульсов генератора синхроимпульсов 9.

Результаты вычислений в трактах анализа 8 поступают на соответствующие группы информационных входов первого сумматора 15. Здесь на каждой группе информационных входов присутствуют данные об суммарном отличии измеренных и эталонных параметров на частоте f_ν для каждой элементарной зоны и объема привязки b_h,n соответствующего пеленгаторного пункта r. Задача сумматора 15 состоит в том, чтобы просуммировать полученные отличия в параметрах всех пеленгаторных пунктов по каждой элементарной зоне и объеме привязки b_h',n.

Результаты суммирования в блоке 15 поступают на информационные входы запоминающего устройства 16, где хранятся до поступления следующей управляющей команды двухканального приемника 3. Блок 17 на первом этапе осуществляет сравнение всех хранящихся в запоминающем устройстве 16 сумм и выбирает среди них минимальную. Номера ячеек памяти в блоке 16 находятся в однозначном соответствии с номерами элементарных зон и объемов привязки, что позволяет блоку 17 принять решение о наиболее вероятном местоположении ИРИ в зоне контроля. На втором этапе в блоке 17 осуществляется переход от номера элементарной зоны и объема привязки к их координатам {X, Y, Z}_h',n. Эта операция реализуется благодаря использованию априорной информации о координатах центров элементарных зон и объемов привязки, поступившей на информационные входы 18 блока 17 на подготовительном этапе. На выходе 19 формируются данные о координатах ИРИ.

Работа периферийного пеленгаторного пункта осуществляется следующим образом. Пусть на вход 37 ППП (первый вход дуплексного приемопередатчика 35) поступила команда управления от ЦПП настроиться на частоту f_ν. Принятая в блоке 35, она поступает на второй вход радиомодема 34. Здесь она преобразуется (демодулируется) в кодовую последовательность частоты f_ν с согласованным уровнем, которая поступает на управляющий вход двухканального приемника 28. По этой команде оба канала блока 28 настраиваются на частоту f_ν и осуществляется прием сигналов с последующим измерением ППП их первичных пространственно-информационных параметров. Порядок измерения параметров Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r полностью совпадает с выполнением этой операции на ЦПП. Состав блоков и последовательность их работы описаны выше при описании работы ЦПП. Измеренные значения Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r записываются в запоминающее устройство 32, которое выполняет функцию буферной памяти. После завершения операции измерения первичных пространственно-информационных параметров значения Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r через радиомодем 34 (где осуществляется модуляция видеосигнала) и дуплексный приемопередатчик 35 передаются на ЦПП. Синхронизация работы блоков ППП осуществляется с помощью импульсов генератора синхроимпульсов 33.

В устройстве, реализующем предложенный способ, используются известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе. Они также используются и в устройстве, реализующем способ-прототип (см. Пат. RU №2263328, опубл. 27.10.2005 г., бюлл. №30, с.20-23). Отличие рассматриваемого устройства состоит в том, что емкость памяти запоминающих устройств, размерность сумматоров, блоков вычитания и умножителей возрастает в (H+1) раз. Кроме того, имеют место отличия в реализации блоков формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров 24.

Варианты реализации антенных элементов и антенной решетки 1 (26) широко рассмотрены в литературе (см. Саидов А.С. и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и связь, 1997; Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham, Massachusetts Artech House, inc., 1981. - 298 рр.). В качестве антенных элементов целесообразно использовать один из типов антенн: симметричные или несимметричные вибраторы, дискоконусные АЭ, биконические АЭ и др. Выбор АЭ определяется заданным частотным диапазоном (коэффициентом перекрытия), конструктивными особенностями антенной решетки. В общем случае размещение АЭ в горизонтальной плоскости может быть произвольным. Количество используемых антенных элементов М и расстояния между ними определяются заданной точностью пеленгования {ΔХ, ΔY, ΔZ}, диапазоном рабочих частот ΔF и эффектом взаимного влияния АЭ друг на друга. Последнее определяет минимальное расстояние между АЭ решетки 1 (26) d_min.

Для обеспечения наиболее высокой и равной со всех направлений точности пеленгования целесообразно исполнение АР 1 (26) с кольцевым размещением АЭ.

Важным аспектом выполнения АР 1(26) является реализация коэффициента перекрытия K_пер частотного диапазона. В случаях, когда K_пер задается равной 10 и более, необходимо использовать многокольцевую структуру АР.

Анализ зависимости количества АЭ М и K_пер (по уровню взаимного влияния АЭ в нижней части рабочего диапазона частот и неоднозначности получаемых оценок в его верхней части), выполненный в Pat. RU 2263327, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30. МПК 7 G 01 S 3/14 показал, что для устранения названных негативных явлений и их влияния на точность пеленгования при K_пер=10 необходимо использовать не менее 8 АЭ совместно с полнодоступным антенным коммутатором и 16 АЭ - при использовании неполнодоступного коммутатора.

Антенный коммутатор 2 (27) обеспечивает синхронное подключение в едином промежутке времени любых пар АЭ к опорному и сигнальному выходам. Реализация АК 2 (27) широко известна (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение. - М.: Радио и связь, 1989, - 240 с.; Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и связь, 1987. - 120 с.). Двухканальный приемник 3 (28) может быть реализован с помощью двух полупрофессиональных приемников IC-R8500 фирмы ICOM (см. Cammunication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). При этом первый и второй гетеродины одного из приемников используются одновременно в качестве первого и второго гетеродинов второго приемника. Кроме того, в качестве приемника 3 (28) могут попарно использоваться и другие приемники фирмы ICOM: IC-R7000, IC-RCR1000.

Двухканальные аналого-цифровой преобразователь 4 и блок преобразования Фурье 5 (30), а также блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров 6 (31) и запоминающее устройство 7/1 (32) реализуются с помощью стандартных плат: субмодуля цифрового приема ADMMDDC2WB и ADP60PCIv3.2 на процессоре Sharc ADSP-21062. Руководство пользователя (см. e-mail: insys@arc.ru www - сервер: www.insys.ru). Субмодуль ADMMDDC2WB реализует функции блока 4 (29) и содержит микросхемы DIGITAL DOWN CONVERTER (DDC) AD 6620 фирмы Analog Devices для извлечения части полосы частот из широкой входной полосы сигнала промежуточной частоты 10,7 МГц приемника 3 (28) IC-R8500, преобразования этой полосы в полосу модулирующих частот и вывод ее в квадратуре (выражения 4 и 5). Данная операция осуществляется путем умножения оцифрованного сигнала на квадратурное опорное колебание внутреннего генератора DDC.

Субмодуль цифрового приема ADMDDC2WB используется в несущих платах типа ADP6015A, ADP60PCI, ADP62PCI. Базовый модуль на базе платы ADP62PCIv3.2 на процессе Sharc ADSP-21062 реализует функцию дискретного преобразования Фурье (выражение 7, блок 5 (30)), операцию умножения на комплексно-сопряженную пару отсчетов каналов (выражение 8, блок 6 (31)), нахождение разности фаз сигналов Δϕ_m,l,изм(f_ν)_r (выражение 9, блок 6 (31), а также запоминание измеренных значений разности фаз (функция блока 7/1 (32)).

Построение генераторов синхроимпульсов 9 (33) известно и широко освещено в литературе (Радиоприемные устройства: Учебное пособие по радиотехнике. Спец. ВУЗов / Ю.Т.Давыдов и др. - М.: Высшая школа, 1989, - 342 с.; Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех: Часть II. В.В.Никитченко. - Л.: ВАС, - 1990. - 176 с.).

Дуплексные радиостанции 13/1-13/R и 35 реализуются с помощью радиостанции IC-F310S фирмы ICOM (см. Instruction Manual. VHF Transceiver IC-F310S. Icom Ins. 1-1-32 Kamimmami, Hirano-ku, Osaka 547-0003 Japan). Блоки 13/1-13/R и 35 могут быть также реализованы с помощью других дуплексных радиостанций фирмы ICOM: IC-F320S, IC-F410S, IC-F420S.

Радиомодемы 14/1-14/R и 34 могут быть реализованы на базе изделия Kantronics КРС-3 Plus (см. Users Guide: Introduction, Getting Started, Modes of Operation, Command Reference, and Hardware Specifications. Orders/Inguiries (785) 842-7745, Fax (785) 842-2031 e-mail sales@kantronics, com, website: www.Kantronics.com.).

Первый и второй сумматоры 15 и 22, блок вычитания 20 реализуются по известным схемам (см. Рэд. Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. -256 с.).

Запоминающие устройства 7/2-7/R+1 и 16 представляют из себя буферные запоминающие устройства, реализация которых известна (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.). Умножитель 21 реализует операцию - возведение в квадрат, а его выполнение освещено в книге Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990, - 256 с.).

Блок формирования эталонного набора первичных пространственно-информативных параметров 24 предназначен для создания таблиц эталонных значений разностей фаз Δϕ_{m,l,r,h',n,эт}(f_V) для соответствующего r-то пеленгаторного пункта, различных пар антенных элементов m, l=1, 2, ..., М; m≠l, различных поддиапазонов частот V и всех элементарных зон и объемов привязки b_h',n в соответствии с фиг.3. На подготовительном этапе по соответствующей группе установочных входов 10/г задаются следующие исходные данные для каждого блока 24, а следовательно, и для каждого пеленгаторного пункта:

сектор обработки по азимуту {Θ_min, Θ_max};

сектор обработки по углу места {β_min, β_max};

точность нахождения углового параметра ΔΘ;

точность нахождения углового параметра Δβ;

удаление эталонных источников R_h',n;

топология размещения антенных элементов;

координаты местоположения ППП и ЦПП {X,Y}_r,

диапазон частот ΔF;

ширина под диапазона частот Δf.

Величины {Θ_min, Θ_max}_r И {β_min, β_max}_r задаются для каждого пеленгаторного пункта пользователем системы определения координат ИРИ. Их значения зависят от местоположения ПП относительно зоны контроля. Точность нахождения угловых параметров ΔΘ и Δβ для каждого ПП зависит от заданной точности местоопределения ИРИ {ΔX, ΔY, ΔZ}, размещения ПП относительно зоны контроля и ограничивается инструментальной точностью. Последняя, в свою очередь, определяется типом (размерами и геометрией) используемой АР 1 (26) и характеристиками АЭ, частотным диапазоном ΔF, условиями распространения радиоволн, видом модуляции сигнала и т.д. Задача соответствующего блока 24 r-го тракта анализа 8/r состоит в том, чтобы для данного ПП, каждого частотного поддиапазона Δf_V, каждой элементарной зоны и объема привязки b_h',n и заданной топологии АР 1 (26), координат ее местоположения {X,Y}_r с дискретой по азимуту ΔΘ_r и углу места Δβ_r рассчитать идеальные (эталонные) значения разностей фаз Δϕ_эт(f_V)_r для всех пар антенных элементов с учетом того, что эталонный источник последовательно размещается в центрах всех элементарных зон и объемов привязки.

Блок 24 тракта анализа 8 может быть выполнен в виде автомата на базе микропроцессора (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990, - 512 с.) и работающего в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.10. В качестве последнего может быть использован высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор К1810ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справочное пособие - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.).

Блок принятия решения 17 выполняет две основных функции:

определяет номер ячейки ЗУ 16 с минимальной суммой K_h',n(f_V), соответсвующей номеру элементарной зоны или объема привязки b_h',n, в которой наиболее вероятно нахождение ИРИ;

находит координаты центра данной элементарной зоны или объема привязки {X, Y, Z}_h',n и выдает их в качестве координат ИРИ.

Структурная схема блока принятия решения 17 приведена на фиг.11. Он содержит блок поиска минимума 38, счетчик импульсов 39, запоминающие устройства 40 и 41 и блок элементов "И"42. Работа блока принятия решения осуществляется следующим образом. На счетный вход счетчика 39 и синхровход блока поиска минимума поступают импульсы с выхода генератора 9. На информационных входах блока поиска минимума поочередно поступают коды чисел K_h'n(f_v), n=1, 2, ..., N, h'=0, 1, 2, ..., Н. Данная операция синхронизирована поступлением синхроимпульсов блока 9 на соответствующие входы блоков 16 и 38. Если в результате выполнения операции сравнения в блоке 38 в момент времени t₁ принимается решение о том, что текущее содержимое очередной ячейки K_h',n(f_V) меньше предыдущих, на выходе блока 38 формируется импульс управления, поступающий на управляющие входы ЗУ 40 и 41. В блоке 40 записаны значения координат центров элементарных зон и объемов привязки. При этом номера ячеек памяти блока 40 соответствуют номерам элементарных зон и объемов привязки. На адресные входы блока 40 в момент времени t₁ поступает код числа с выхода счетчика 39, содержимое которого и определяет номер элементарной зоны (объема) привязки (номер ячейки памяти блока 16 с минимальной суммой K_h',n(f_V). В результате содержимое с координатами центра данной элементарной зоны или объема {X, Y, Z}_h',n по управляющему сигналу блока 38 переписывается в буферное запоминающее устройство 41. Процесс сравнения в блоке 38 продолжается далее до полного перебора всех сумм, хранящихся в блоке 16, для избежания принятия решения по локальному минимуму. По очередному минимальному значению, обнаруженному блоком 38, переписываются координаты {X, Y, Z}_h',n соответствующей элементарной зоны или объема привязки. Емкость счетчика 39 соответствует количеству элементарных зон и объемов привязки В. После заполнения счетчика 39 на его выходе формируется сигнал обнаружения, который обнуляет счетчик и одновременно поступает на управляющие входы блока элементов "И" 42. В результате координаты центра элементарной зоны привязки с выхода блока 41, соответствующие минимальной сумме, поступают на выход блока 17. Реализация блока поиска минимума известна. Он может быть реализован по пирамидальной схеме с использованием быстродействующих компараторов (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь. 1990. - 512 с.). Счетчик импульсов 39 емкостью В может быть реализован с помощью последовательного подключения необходимого количества микросхем 155ИЕ1 (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин, С.В.Якубовский, Н.А.Барканов и др.; под ред. Б.В.Тарабрина. -2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.). Запоминающие устройства 40 и 41 могут быть реализованы на стандартной элементной базе 565 и 541 серий соответственно (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Гордонов и др.: Под ред. А.Ю.Гордонова. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.). Блок 42 может быть реализован набором элементарной логики (микросхемах 155 серии) (см. Справочник по интегральным микросхемам / Б.В.Тарабрин, С.В.Якубовский, Н.А.Барканов и др.; под ред. Б.В.Тарабрина, - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1980. - 816 с.).

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения априорно неизвестного ИРИ. Техническим результатом является определение с высокой точностью местоположения ИРИ, находящихся в пространстве над заданной зоной контроля. Способ на подготовительном этапе включает процессы определения количества элементарных зон, объемов привязки и координат их центров, расчета для центрального и R периферийных ПП с известными координатами значений эталонных ППИП относительно координат местоположения центров каждой элементарной зоны или объема привязки. На этапе работы предлагаемый способ включает процессы приема сигналов ИРИ группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального ПП, измерения ППИП на выходах АЭ, причем ППИП, измеренные периферийными ПП, передаются на центральный ПП, вычисления для каждой элементарной зоны или объема привязки разности между эталонными и измеренными ППИП, выделение из полученных сумм минимальной, а координаты местоположения центра элементарной зоны или объема привязки, соответствующие принимают за координаты местоположения обнаруженного ИРИ, в качестве ППИП используют значения разностей фаз сигналов всех возможных парных комбинаций АЭ в рамках каждого пеленгаторного пункта. 31 ил.

Способ определения координат источника радиоизлучения в заданных зоне контроля и полосе частот ΔF группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального пеленгаторных пунктов с известным их местоположением, включающий на подготовительном этапе вычисление количества N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, определение координат местоположения центров элементарных зон привязки, присвоение каждой элементарной зоне привязки порядкового номера b_0,n, b₀=1, 2,..., N, расчет для центрального и R периферийных пеленгаторных пунктов, антенная система каждого из которых включает М>2 антенных элементов, значений эталонных первичных пространственно-информационных параметров на выходах A_r,m-го антенного элемента, где r=1, 2, ..., R+1; m=1, 2, ..., М, относительно координат местоположения центров каждой элементарной зоны привязки, причем эталонные первичные пространственно-информационные параметры рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2ν-1)/2, где ν=1, 2, ..., Р; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона, в процессе работы при обнаружении сигнала источника радиоизлучения на частоте f_ν включающий измерение первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-х антенных элементов, причем измеренные первичные пространственно-информационные параметры на выходах антенных элементов периферийных пеленгаторных пунктов передают на центральный пеленгаторный пункт, вычисление для каждой b_0,n-й элементарной зоны привязки разности между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, возведение их в квадрат и суммирование, выделение из N полученных сумм K_0,n(f_ν) минимальной, принятие за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения координат местоположения центра элементарной зоны привязки, соответствующей минимальной сумме minK_0,n(f_ν), отличающийся тем, что на подготовительном этапе пространство над зоной контроля равномерно разбивают на Н слоев, каждому слою присваивают порядковый номер h, h=1, 2, ..., Н, каждый слой делят на элементарные объемы привязки, присваивают каждому элементарному объему привязки порядковый номер b_h,n, b_h=1, 2, ..., N; определяют координаты местоположения центров {X, Y, Z}_h,n элементарных объемов привязки b_h,n, рассчитывают дополнительные эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров на выходах А_r,m-го антенного элемента, где r=1, 2, ..., R+1; m=1, 2, ..., М, относительно координат местоположения центров каждого элементарного объема привязки b_h,n, а в процессе работы для каждого элементарного объема привязки b_h,n вычисляют разность между эталонными и измеренными первичными пространственно-информационными параметрами, возводят их в квадрат и суммируют, а за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения принимают координаты центра местоположения элементарной зоны или объема привязки, соответствующего минимальной сумме K_h',n(f_ν), где h'=0, 1, 2, ..., Н.