СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКА РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2008 года по МПК G01S13/46 

Данное изобретение относится к области радиотехники и предназначено для определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ).

Изобретение направлено на решение задачи расширения арсенала технических средств для определения местоположения источника радиоизлучения.

Анализ технической и патентной литературы показывает, что в настоящее время для определения местоположения ИРИ используются устройства, в основе которых лежит использование метода триангуляции. Сущность метода триангуляции состоит в том, что для определения местоположения ИРИ используют стационарные или подвижные пеленгаторы, при помощи которых измеряется азимут на источник излучения (пеленг) минимум с двух точек, разнесенных на поверхности Земли. На основании данных о пеленгах и координатах расположения пеленгаторов рассчитывают местоположение ИРИ. За местоположение ИРИ принимается пересечение двух и более пеленгов.

В свою очередь различают два основных способа определения пеленга: амплитудный и фазовый [2].

Амплитудный способ основан на анализе амплитудного распределения электромагнитного поля, создаваемого пеленгуемым сигналом на входе остронаправленной приемной антенны. Известны три способа амплитудной пеленгации: пеленгование по максимуму, по минимуму и пеленгование на основе сравнения.

Фазовый способ пеленгования основан на использовании зависимости разности фаз сигналов, принимаемых двумя одинаковыми антеннами, которые разнесены в пространстве на некоторое расстояние.

Системы определения местоположения, основанные на описанных выше принципах, имеют ряд существенных недостатков:

- техническая сложность пеленгационных комплексов;

- большой вес и габариты используемой аппаратуры;

- жесткая зависимость размеров антенн от рабочих частот;

- узкий частотный диапазон;

- необходимость иметь несколько антенн на различные частотные диапазоны;

- невозможность создать эффективные малогабаритные антенные системы для мобильных пеленгаторов в диапазонах радиоволн ниже десятков МГц;

- высокие требования к точности изготовления антенных систем;

- необходимость проведения сложной настройки антенных систем и аппаратуры пеленгаторов;

- высокая стоимость пеленгационных комплексов.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу является «Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения», заявка на изобретение от 01.31.2005 №2005102257 [5]. Рассмотренный в прототипе способ определения координат источника радиоизлучения основан на измерении пеленгов на ИРИ перемещающимся по свободной траектории пеленгатором и вычислении координат ИРИ на основе множества отсчетов пеленгов с различных точек. Этот способ является разновидностью определения местоположения ИРИ методом триангуляции с помощью одного, перемещающегося в пространстве пеленгатора. Основным недостатком прототипа является необходимость использования в качестве измерителя мобильного пеленгатора, который характеризуется высокой стоимостью, технической сложностью, значительным весом и габаритами, в своем составе подобные пеленгаторы имеют громоздкие и дорогостоящие антенные системы.

В рамках данной заявки решается задача разработки способа определения местоположения ИРИ, который позволит значительно снизить себестоимость устройства, его габариты, вес, зависимость получаемых результатов от технических характеристик устройства, при сохранении точности определения местоположения ИРИ. В основе способа лежит общая закономерность распределения электромагнитного поля ИРИ в пространстве, которая заключается в том, что величина напряженности электромагнитного поля от ИРИ в пространстве убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника радиоизлучения.

Таким образом, измеряя напряженность поля в отдельных точках пространства, можно с определенной точностью восстановить закономерность распределения электромагнитного поля от исследуемого ИРИ на местности.

Предлагаемый способ определения местоположения источника радиоизлучения состоит в следующем: принимают радиосигналы источника радиоизлучения на заданной частоте F, преобразуют радиосигнал из аналоговой в цифровую форму, измеряют напряженность электромагнитного поля, записывают результат в запоминающее устройство, измеряют географические координаты точки измерения, записывают результаты измерения координат в запоминающее устройство. В процессе перемещения устройства по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ многократно измеряется совокупность указанных параметров. Из множества измеренных значений напряженности поля, создаваемого ИРИ, определяются географические координаты пары значений с одинаковой величиной напряженности поля (Фиг.1). На основании этих данных определяется градиент напряженности электромагнитного поля, вектор которого расположен на серединном перпендикуляре отрезка, соединяющего пары точек на местности с одинаковой величиной напряженности поля. За координаты местоположения ИРИ принимаются координаты пересечения множества серединных перпендикуляров, вычисленных из совокупности измеренных значений напряженности электромагнитного поля и географических координат точек измерения, полученных путем перемещения измерителя по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ.

Предложенный способ от прототипа отличается тем, что для измерения пространственно-информационных параметров радиосигнала на частоте F блоку обработки устройства необходимо иметь данные не о пеленге на ИРИ в точке измерения, а лишь о величине напряженности электромагнитного поля в различных точках в зоне радиодоступности ИРИ. Этим достигается инвариантность к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции исследуемого сигнала. Принятые в точке измерения высокочастотные сигналы преобразуются в электрические сигналы промежуточной частоты, после аналого-цифрового преобразования эти сигналы сохраняются в запоминающем устройстве и соотносятся с местоположением измерителя. Из полученных данных определяются векторы градиента напряженности поля из различных точек местности. Координаты пересечения векторов градиентов электромагнитного поля от ИРИ, исходящих из различных точек на местности, принимают за координаты местоположения исследуемого источника радиоизлучения.

Устройство определения местоположения источника радиоизлучения (Фиг.2) состоит из: приемника с аналого-цифровым преобразователем и антенной (1), устройства навигации (2), блока обработки (3), устройства управления и отображения результатов (4), от прототипа, отличающееся тем, что вместо пеленгатора содержит в своем составе: приемник с аналого-цифровым преобразователем и антенной, блок обработки и устройство управления и отображения результатов. Выход аналого-цифрового преобразователя приемника (1) соединен с входом блока обработки (3), на второй вход блока обработки поступает информация с навигационного устройства (2). Устройство управления и отображения результатов (4) своими информационными входами и выходами соединено с приемником, блоком обработки и навигационным устройством.

Точность определения местоположения ИРИ не зависит от линейности амплитудно-частотной характеристики приемного тракта. В качестве приемной антенны может быть применена любая антенна, в том числе активная малогабаритная, обеспечивающая прием радиосигнала в данной точке на требуемой частоте.

Предлагаемый способ и устройство для его реализации, по сравнению с прототипом, при снижении стоимости, габаритов, веса, устройства обеспечивает определение местоположения ИРИ с такой же точностью. Таким образом, имеется возможность создавать на базе предложенного изобретения малогабаритные недорогие устройства для определения местоположения ИРИ.

Кроме того, указанный способ инвариантен к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции принимаемого сигнала. Тем самым функциональные возможности измерителя расширены.

Библиография

1. Белоцерковский Г.Б. Основы радиолокации и радиолокационный устройства. М.: Советское радио, 1975.

2. Цветков В.В., Демин В.П., Куприянов А.И. Радиоэлектронная борьба: Радиоразведка и радиопротиводействие. Москва: Издательство МАИ, 1998.

3. Ерохин Г.А., Чернышев О.В. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. Москва, Горячая линия - Телеком.

4. Справочник по радиоконтролю международного союза электросвязи. МСЭ-R Женева, 2002 г.

5. Терентьев А.В и др. «Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения», заявка на изобретение от 01.31.2005 №2005102257.

Изобретение используется для определения местоположения источника радиоизлучения (ИРИ). Достигаемый технический результат - расширение арсенала технических средств для определения местоположения ИРИ на местности. Способ определения местоположения ИРИ основан на измерении напряженности поля на местности устройством, перемещающимся по свободной траектории, и определении по полученным данным вектора градиента электромагнитного поля от исследуемого ИРИ в различных точках на местности. Координаты пересечения векторов градиента электромагнитного поля принимают за координаты местоположения исследуемого источника радиоизлучения, определенные из совокупности измеренных значений напряженности электромагнитного поля и географических координат точек измерения, полученных путем перемещения измерителя по свободной траектории в зоне радиодоступности ИРИ. Способ инвариантен к техническим характеристикам радиоприемного устройства и антенны, частоте излучения, поляризации и виду модуляции принимаемого сигнала. Тем самым функциональные возможности измерителя расширены. 2 ил.

Способ определения местоположения источника радиоизлучения, заключающийся в том, что принимают радиосигналы исследуемого источника радиоизлучения на заданной частоте измерительным устройством, перемещающимся по свободной траектории на местности в зоне радиодоступности источника радиоизлучения, отличающийся тем, что принятые измерительным устройством в точках измерения радиосигналы преобразуют из аналоговой формы в цифровую и записывают в запоминающее устройство, в этих точках измеряют величину напряженности электромагнитного поля, создаваемого исследуемым источником радиоизлучения, определяют географические координаты точек измерения, записывают результаты измерения в запоминающее устройство для соотнесения измеренных величин напряженности электромагнитного поля с местоположением измерительного устройства и принятыми радиосигналами, из множества измеренных значений напряженности электромагнитного поля, создаваемого источником радиоизлучения, определяют географические координаты пары значений с одинаковой величиной напряженности электромагнитного поля, определяют векторы градиента электромагнитного поля, исходящие из различных точек измерения на местности, определяют градиент напряженности электромагнитного поля, векторы которых расположены на серединном перпендикуляре отрезка, соединяющего пары точек на местности с одинаковой величиной напряженности электромагнитного поля, координаты пересечения этих векторов принимают за координаты местоположения источника радиоизлучения.