СПОСОБ ПЕЛЕНГОВАНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ И МНОГОКАНАЛЬНЫЙ ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 2008 года по МПК G01S3/14 G01S3/74 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения.

Известен способ обнаружения и определения двумерного пеленга и частоты источников радиоизлучения [патент РФ №2190236, кл. G01S 5/04], заключающийся в когерентном приеме антенной системой, состоящей из N-элементной антенной решетки и опорной антенны, когерентном переносе на более низкую частоту, синхронном преобразовании в цифровую форму, восстановлении с использованием преобразования Фурье комплексных временных спектров синхронно зарегистрированных сигналов, синхронном анализе сигналов всех передатчиков, одновременно попадающих в текущую полосу приема, с целью их обнаружения, вычислении спектральных комплексных амплитуд сигнала, по которым определяют реальную часть двумерного комплексного углового спектра каждого обнаруженного сигнала, по максимуму которого определяют азимут и угол наклона фронта волны каждого передатчика, обнаруженного в полосе приема.

Недостатками способа являются наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и влиянием мачты антенны на антенные элементы, что приводит к снижению точности пеленгования, и большие вычислительные затраты, связанные с двумерным поиском максимума углового спектра.

Известны способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор по пат. РФ №2253877, G01S 3/14, 3/74. Способ пеленгации радиосигналов заключается в приеме радиосигналов кольцевой трехэлементной эквидистантной антенной решеткой, преобразовании сигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении комплексных спектральных характеристик сигналов каждого канала, вычислении свертки комплексно сопряженных спектров сигналов соседних каналов, по которым определяют разности фаз между сигналами, принятыми элементами антенной системы, по разностям фаз оценивают азимуты принятых сигналов и уточняют полученные оценки по положению максимума суммы квадратов модулей спектральных составляющих комплексных угловых спектров.

Недостатком способа является наличие ошибок разноса [И.С.Кукес, М.Е.Старик. Основы радиопеленгации. - М: "Советское радио", 1964, стр.28], что ограничивает расстояние между антеннами и снижает точность пеленгования.

Известен способ радиопеленгования по пат. РФ №2158001, G01S 3/00, заключающийся в приеме радиосигнала с помощью трех идентичных ненаправленных антенн, образующих в плоскости пеленгования кольцевую эквидистантную антенную решетку, измерении разностей фаз между сигналами, принятыми соседними антеннами, формировании трех амплитудных разностных сигналов и определении по ним азимута и угла наклона фронта волны источника радиосигнала.

Недостатками способа являются использование минимальной информации о пеленге при расчете пеленга по спектральной составляющей сигнала, имеющей максимальную мощность, что приводит к существенной потере точности и чувствительности пеленгования, и большие вычислительные затраты (трудоемкая для процессора операция вычисления арктангенса и арккосинуса на каждом элементарном частотном канале преобразования Фурье с последующим усреднением результатов) при расчете пеленга по всем частотным составляющим сигнала. Кроме того, недостатком способа является наличие ошибок разноса.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемым способу и устройству являются способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор по пат. РФ №2258241, G01S 3/14, 3/74, принятые за прототип.

Способ-прототип заключается в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N идентичных элементов с номерами от 1 до N с жестким взаимным расположением в количестве не менее трех, расположенных в пространстве таким образом, что расстояние между n-м и (n+1)-м элементом меньше половины длины кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, преобразовании сигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик сигналов каждого канала, выборе частотных поддиапазонов, занимаемых отдельными сигналами, определении сверток комплексно сопряженных спектров сигналов соседних по номеру каналов для каждого частотного поддиапазона, определении по этим сверткам направления прихода каждого сигнала как единичного вектора в 3-мерной декартовой системе координат.

Недостатком способа-прототипа является наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и мачты антенны.

Задача, решаемая изобретением, - повышение точности пеленгования.

Поставленная задача решается тем, что в способе пеленгования радиосигналов, заключающемся в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, преобразовании радиосигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик радиосигналов каждого канала, выборе частотных полос, занимаемых отдельными радиосигналами, определении направления прихода каждого радиосигнала, согласно изобретению антенную систему формируют кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, из спектральных характеристик сигналов каждого канала в К выбранных частотных полосах вычисляют элементы корреляционных матриц сигналов, определяют свертки взаимно-разностных спектров К радиосигналов в каналах

где - элемент корреляционной матрицы k-го радиосигнала,

k - номер радиосигнала,

i, j, d - номер канала, j=0, 1, 2, j=〈i+1〉₃, d=〈i+2〉₃.

〈x〉_у - остаток от деления числа х на число у,

вычисляют аргументы φw_k,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов, доопределяют аргументы по правилу: если то находят среди ϕw_k,i максимальную и вычитают из нее π, если то находят среди ϕw_k,i минимальную и прибавляют к ней π;

и по вычисленным аргументам φw_k,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов определяют азимуты сигналов Θ_k и углы наклона фронта волны сигналов β_k:

где а_k=φw_k,2-φw_k,0,

l - длина ребра антенной решетки,

λ_k - длина волны k-го радиосигнала.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Сигналы от пеленгуемых источников радиоизлучения принимаются трехэлементной кольцевой эквидистантной антенной решеткой, состоящей из идентичных приемных антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона.

В трехканальном приемнике принятые сигналы одновременно переносятся на промежуточную частоту. Сигналы промежуточной частоты преобразуют в цифровые сигналы, получая три последовательности отсчетов объемом N каждая. Дискретным преобразованием Фурье этих последовательностей получают три последовательности, характеризующие спектры сигналов пеленгуемых источников, объемом N каждая. Далее используют N/2 комплексных отсчетов (соответствующих положительным или отрицательным частотам). Спектр для k-го радиоканала соответствует сигналу от k-го источника, 1≤k≤К, К<k_max, К - количество обнаруженных в полосе приема радиосигналов. Значения центральных частот f_k радиоканалов в полосе анализа df и ширина полосы, занимаемой отдельным сигналом, dF априорно известны. Полоса анализа df определяется принятой аппаратной реализацией. Каждому из этих номеров соответствуют значения границ радиоканала, пересчитанные в номера компонент спектра с учетом полосы анализа df, объема выборок N и ширины радиоканала dF. В полосе анализа df для всех трех каналов получают совокупности цифровых сигналов. Для каждой частотной полосы, соответствующей обнаруженному сигналу, определяют элементы корреляционной матрицы:

Заметим, что корреляционная матрица сигнала для трехэлементной эквидистантной антенной решетки с идентичными элементами является эрмитовой, т.е. . Элементы матрицы можно определить из канальных спектров:

где , - отсчеты канальных спектров,

* - знак комплексного сопряжения,

k - номер радиоканала с сигналом,

n - текущий индекс суммирования компонент спектра k-го радиоканала,

i, j - номер элемента антенной решетки i=0, 1, 2, j=i...2.

В способе по пат. 2258241 получают аргументы сверток спектров радиосигналов в каналах i=0, 1, 2 и по ним определяют направления прихода радиосигналов.

Представим канальные спектры для одного радиосигнала в виде векторов на комплексной плоскости (фиг.1, где X - реальная ось, Y - мнимая). Канальные спектры - три вектора имеющие амплитуду S=ОМ=ON=OK и фазы ϕ₀=∠(MOX), ϕ₁=∠(NOX), ϕ₂=∠(KOX) соответственно. Эта тройка векторов вращается вокруг точки О с частотой оборотов в секунду (с - скорость света), при этом концы векторов описывают некоторую окружность, а взаимное расположение векторов не меняется. Если по аргументам сверток взаимных спектров Δϕ_i=ϕ_j-ϕ_i, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉₃, вычислить пеленг по формулам [пат. 2258241], то мы получим истинный пеленг. Однако на каждый элемент антенны приходит смесь сигнала источника радиоизлучения и сигналов, отраженных соседними элементами, вследствие чего исходные канальные спектры искажаются. Представим влияния антенных элементов в виде добавочных векторов где - влияние i-го элемента антенны на элементы 〈i+1〉₃ и 〈i+2〉₃, i=0, 1, 2. Заметим, что поскольку антенные элементы и каналы приемника идентичны, то без ограничения общности рассуждений можно положить, что векторы коллинеарны векторам и . Как видно из фиг.1, полученные с учетом взаимных влияний канальные спектральные составляющие имеют фазы отличные от невозмущенных, изменяются и разности фаз i=0, 1, 2, j=〈i+1〉₃. И, подставляя в формулы для пеленга аргументы взаимных спектров мы получаем систематическую ошибку, обусловленную взаимными влияниями.

Построим на концах векторов треугольник MNK (фиг.2). Стороны этого треугольника совпадают с векторами а углы этого треугольника, как будет показано дальше, однозначно связаны с углами ∠(MON)=Δϕ₀, ∠(NOK)=Δϕ₁, ∠(MOK)=Δϕ₂. Заметим, что углы Δϕ_i, i=0, 1, 2 образованы невозмущенными канальными спектральными составляющими т.е. представляют собой разности фаз сверток истинных взаимных спектров. Если применить к точкам М, N и К три последовательных переноса то треугольник MNK отобразится в треугольник M'N'K' (фиг.2). Треугольник M'N'K' тождественно равен треугольнику MNK, поскольку такое отображение является параллельным переносом. На самом деле за счет взаимных влияний точка М испытывает два последовательных переноса и и не испытывает переноса Точка N не испытывает переноса а точка K - переноса Сдвинем точки М, N и К на w к точке О вдоль векторов соответственно. Новые положения точек М, N, К - М", N", К" соответственно (фиг.3). Треугольник M"N"K" подобен треугольнику MNK, поскольку получен гомотетией с центром О из треугольника MNK. Таким образом, треугольник M₁N₁K₁ (фиг.1), построенный на концах векторов получен из треугольника MNK путем гомотетии, параллельного переноса и поворота, т.е. подобен ему. Соответственные углы этих треугольников равны. С другой стороны, углы треугольника MNK вписанные в окружность углы, опирающиеся на те же дуги окружности, что и центральные углы Δϕ₀, Δϕ₁, Δϕ₂, поэтому справедливы следующие равенства:

Таким образом, если выразить азимут и угол места источника излучения через Δϕw₀, Δϕw₁, Δϕw₂, полученный пеленг не будет зависеть от взаимных влияний элементов антенной решетки.

Разности фаз Δϕw_i, i=0, 1, 2, можно представить (фиг.3) как аргументы взаимно-разностных спектров.

- разностный спектр в i-м канале [патент РФ №2158001, кл. G 01 S 3/00],

- спектр радиосигнала в i-м канале,

- взаимный спектр радиосигнала в i-м канале,

Р_i - энергия радиосигнала в i-м канале,

i, j, d - номер антенного элемента, i=0, 1, 2, j=(i+1)₃, d=〈i+2〉₃.

Представив через элементы корреляционной матрицы (1), выражение (2) можно переписать следующим образом:

Поскольку не делалось никаких допущений о малом разносе антенных элементов по сравнению с длиной волны, выраженная через аргументы сверток взаимно-разностных спектров оценка пеленга не будет сопровождаться ошибками разноса.

В предлагаемом способе по полученным элементам корреляционной матрицы радиосигналов вычисляют свертки взаимно-разностных спектров (3):

где k - номер радиосигнала,

i, j, d - номер канала, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉₃, d=〈i+2〉₃,

〈x〉_у - остаток от деления числа х на число у.

Определяют аргументы сверток взаимно-разностных спектров где k - номер радиосигнала, i - номер канала, i=0, 1, 2.

Из геометрии решетки следует, что сумма полученных аргументов φw_k,i для каждого радиосигнала должна быть определена на интервале поэтому φw_k,i доопределяют следующим образом. Если то находят среди ϕw_k,i, i=0, 1, 2 максимальную разность фаз и вычитают из нее π. Если то находят среди ϕw_k,i, i=0, 1, 2 минимальную и прибавляют к ней π.

Азимут Θ_k и угол места β_k k-го радиосигнала вычисляют по формулам

где a_k=φw_k,2-φw_k,0,

l - длина ребра антенной решетки,

λ_k - длина волны k-го радиосигнала.

На "створных" направлениях, т.е. направлениях на источник радиоизлучения, совпадающих с серединными перпендикулярами к ребрам решетки, предлагаемый способ не работает, поскольку одна из разностей канальных спектров обращается в нуль. Однако на створных направлениях систематическая ошибка фазового пеленгатора [пат. 2258241] (фиг.4) равна нулю. На фиг.4 показана зависимость ошибки фазового пеленгатора Δ Ω от азимута θ при отношении ребра антенной решетки к длине волны принимаемого радиосигнала 0.312. Поэтому вблизи "створных" направлений целесообразно использовать фазовый метод пеленгования.

Технический результат предлагаемого способа, который может быть получен при осуществлении изобретения, - повышение точности пеленгования и расширение частотного диапазона.

Схема многоканального пеленгатора-прототипа представлена на фиг.5, где обозначено:

1.1, 1.2, ..., 1.N - антенные элементы;

2 - приемник с общим гетеродином для всех каналов;

3 - генератор синхроимпульсов;

4 - многоканальный аналого-цифровой преобразователь;

5 - блок дискретного преобразования Фурье;

6 - запоминающее устройство компонент спектров;

7 - вычислитель сверток сигналов соседних каналов;

8 - вычислитель пеленгов;

9 - вычислитель аргументов сумм спектральных составляющих сверток;

10 - запоминающее устройство коэффициентов (весов) суммирования аргументов;

11.1, 11.2, ..., 11.K - вычислители пеленгов сигналов по полученным аргументам.

Многоканальный пеленгатор-прототип содержит антенные элементы 1.1, 1.2, ..., 1.N, образующие антенную решетку произвольной конфигурации с жестким взаимным расположением элементов с номерами от 1 до N, расположенных в пространстве таким образом, что расстояние между n-м и (n+1)-м элементом меньше половины длины кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы которых соединены с входами многоканального по числу антенных элементов приемника 2 с общим гетеродином для всех каналов, выходы которого соединены через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 4 с входами блока 5 дискретного преобразования Фурье, выходы которых через запоминающее устройство 6 компонент спектров соединены с входами вычислителя 7 сверток сигналов соседних каналов, выходы которого соединены с входами вычислителя пеленгов 8. Синхровыход генератора 3 синхроимпульсов подсоединен к входам аналого-цифрового преобразователя 4, блока 5 преобразования Фурье, запоминающего устройства 6 компонент спектров сигналов в каждом канале, вычислителя 7 сверток, вычислителя 8 пеленгов.

Вычислитель пеленгов 8 состоит из вычислителя 9 аргументов сумм спектральных составляющих сверток, принадлежащих одному сигналу, запоминающего устройства 10 коэффициентов (весов) суммирования аргументов, вычислителей 11.1, 11.2, ..., 11.K пеленгов сигналов по полученным аргументам.

Недостатком устройства-прототипа является наличие существенной систематической ошибки, обусловленной взаимным влиянием антенных элементов и мачты антенны.

Задача, решаемая изобретением, - повышение точности пеленгования.

Поставленная задача решается тем, что в многоканальном пеленгаторе, содержащем антенную решетку, состоящую из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, а также выполненные многоканальными соединенные последовательно приемник с общим гетеродином для всех каналов, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, а также вычислитель пеленгов и генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков, согласно изобретению антенная решетка выполнена кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы блока дискретного преобразования Фурье соединены с входами вычислителя элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора, выход компаратора соединен с входом вычислителя сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора и входом вычислителя пеленгов, другие входы вычислителя пеленгов соединены с выходами вычислителя элементов корреляционной матрицы и коммутатора, а выходы являются выходами устройства, кроме того, вычислитель пеленгов состоит из вычислителя аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя вида х₁-х₂ и входами функционального преобразователя вида выходы функциональных преобразователей соединены с входами блока вычисления угла наклона фронта волны и с входами блока вычисления азимута.

За счет введения вычислителя элементов корреляционной матрицы, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и замены вычислителя пеленга на описанный выше удается решить поставленную задачу с достижением технического результата.

Схема предлагаемого многоканального пеленгатора представлена на фиг.6, где обозначено:

1.1, 1.2, 1.3 - антенные элементы;

2 - приемник с общим гетеродином для всех каналов;

3 - генератор синхроимпульсов;

4 - аналого-цифровой преобразователь;

5 - блок дискретного преобразования Фурье;

6 - вычислитель элементов корреляционной матрицы;

7 - компаратор;

8 - коммутатор;

9 - вычислитель сверток взаимно-разностных спектров;

10 - вычислитель пеленгов;

11 - вычислитель аргументов сверток спектров;

12 - блок измерения разностей фаз;

13.1 - функциональный преобразователь вида х₁-х₂;

13.2 - функциональный преобразователь вида

14 - блок вычисления угла наклона фронта волны;

15 - блок вычисления азимута.

Предлагаемое устройство содержит идентичные антенные элементы 1.1, 1.2, 1.3, образующие кольцевую эквидистантную решетку и ориентированные относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы которых соединены с входами многоканального по числу антенных элементов приемника 2 с общим гетеродином для всех каналов, выходы которого соединены через многоканальный аналого-цифровой преобразователь 4 с входами блока 5 дискретного преобразования Фурье, выходы которого соединены с входами вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора 7, вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора 8, выход компаратора 7 соединен с входом вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора 8 и входом вычислителя 10 пеленгов, другие входы вычислителя 10 пеленгов соединены с выходами вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы и коммутатора 8, а выходы являются выходами устройства. Выход генератора 3 синхроимпульсов подсоединен к входам аналого-цифрового преобразователя 4, блока 5 дискретного преобразования Фурье, вычислителя 6 элементов корреляционной матрицы, компаратора 7, вычислителя 8 сверток взаимно-разностных спектров, вычислителя 9 пеленгов. Вычислитель 9 пеленгов состоит из вычислителя 10 аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока 11 измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя 12 вида х₁-х₂ и входами функционального преобразователя 13 вида выходы функциональных преобразователей 12 и 13 соединены с входами блока 14 вычисления угла наклона фронта волны, а также с входами блока 15 вычисления азимута.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Сигналы от пеленгуемых источников радиоизлучения принимаются измерительными антенными элементами 1.1, 1.2, 1.3. С помощью трехканального приемника 2 одновременно измеряются разности фаз реализации сигнала, принятых соседними измерительными антенными элементами. В приемнике радиосигналы переносятся на промежуточную частоту. Аналого-цифровой преобразователь 4 преобразует сигналы промежуточной частоты в цифровые сигналы, соответствующие радиосигналам. Полученные последовательности отсчетов, каждая объема N, с выходов аналого-цифрового преобразователя 4 поступают на входы блока 5 дискретного преобразования Фурье, на выходах которого получают цифровые сигналы, характеризующие спектры совокупностей сигналов от пеленгуемых источников в трех каналах объемом N комплексных отсчетов каждый. Значения центральных частот f_k радиоканалов в полосе анализа df и ширина полосы, занимаемой отдельным сигналом, dF априорно известны. Полоса анализа df определяется принятой аппаратной реализацией. В вычислителе 6 получают элементы корреляционной матрицы i=0, 1, 2, j=(i+1)₃, имеющие смысл сверток взаимных спектров, и i=0, 1, 2, имеющих смысл энергий сигналов.

Вариант выполнения вычислителя 6 показан на фиг.7, где обозначено:

16.1, 16.2, 16.3 - запоминающие устройства,

17.1, 17.2, 17.3 - функциональные преобразователи.

Комплексные последовательности спектральных отсчетов сигналов в каналах с выходов блока 5 поступают на входы запоминающих устройств 16.1, 16.2, 16.3. С выхода запоминающего устройства 16.q (q=1, 2, 3) на входы функционального преобразователя 17.q и умножителя 18.q поступает n-й (n=N_min...N_max) комплексный спектральный отсчет k-го сигнала i-го канала, N_min и N_max - номера первого и последнего отсчетов k-го сигнала соответственно, i=0, 1, 2. В функциональном преобразователе 17.q получают комплексно сопряженный спектральный отсчет (умножают мнимую часть на -1). В умножителе 18.q, q=1, 2, 3, получают отсчеты взаимных спектров энергий сигналов в каналах (k - номер радиосигнала, i, j - номер канала, i=0, 1, 2, j=〈i+1〉₃, n - номер отсчета спектра k-радиосигнала, n=N_min...N_max). С одного выхода умножителя 18.q на вход сумматора 19.q поступают отсчеты взаимного спектра k-го сигнала i-го канала, с другого выхода умножителя 18.q на вход сумматора 20.q поступают отсчеты энергии k-го сигнала в i-м канале. В сумматорах 19.q получают свертки спектров сигналов в каналах В сумматорах 20.q получают энергии сигналов в каналах Выходы сумматоров 19.1, 19.2, 19.3, 20.1, 20.2, 20.3 являются выходами вычислителя 6.

На вход компаратора 7, вариант выполнения которого показан на фиг.8, поступают свертки взаимных спектров сигналов с выходов вычислителя 6 (k - номер сигнала, j - мнимая единица). В запоминающем устройстве 21 содержится введенная заранее константа, имеющая смысл тангенса угла, исключающего "створное" направление (в реальных условиях влияние шумов "размывает" "створное" направление). Например, значение константы 0,01 соответствует исключению створного направления в пределах от -0.5 до +0.5 градусов. В умножителе 22.q, q=1, 2, 3, производят операцию умножения константы, содержащейся в запоминающем устройстве 21 на реальную часть i-го канального спектра, i=q-1, и получают соответственно (k - номер сигнала, j - мнимая единица). В блоках 23.q, q=1, 2, 3, определяют модуль мнимой части поступившего комплексного числа и с выхода блока 23.q на вход компаратора 24.q поступает комплексное число (k - номер сигнала, j - мнимая единица, i=q-1). В компараторе 24.q, q=1, 2, 3, производят операцию сравнения и С выхода компаратора 24.q на вход решающего устройства 25 поступают сигналы, соответствующие 0 и 1. Если выполняется условие то с выхода компаратора 24.q поступает сигнал 1, если условие не выполняется, то с выхода компаратора 24.q поступает сигнал 0. Устройство 25 выполняет операцию логического объединения сигналов, поступивших с выходов компараторов 24.1, 24.2, 24.3. Если хотя бы один из поступивших входных сигналов 1, то с выхода устройства 25 поступает сигнал 1. Если все поступившие сигналы 0, то с выхода устройства 25 поступает сигнал 0. Выход устройства 25 является выходом компаратора 7.

Если с выхода компаратора 7 поступает сигнал 0, то коммутатор 8 соединяет выходы вычислителя 6 с входами вычислителя 10.

Если с выхода компаратора 7 поступает сигнал 1, то коммутатор 8 не соединяет выходы вычислителя 6 с входами вычислителя 10 и на входы вычислителя 10 пеленгов поступают свертки взаимно-разностных спектров с выходов вычислителя 9.

Вариант выполнения вычислителя 9 сверток взаимно-разностных спектров показан на фиг.9. На входы блоков 26.1, 26.2, 26.3 поступают свертки взаимных спектров соответственно (k - номер сигнала). По другим входам блоков 26.1, 26.2, 26.3 поступают энергии сигналов Р_k,0, Р_k,1, Р_k,2 соответственно с выходов вычислителя 6. В блоке 26.q, q=1, 2, 3, получают комплексно сопряженный взаимный спектр (умножают мнимую часть на -1): k - номер сигнала, j - мнимая единица, i=q-1. В функциональных преобразователях 27.q, q=1, 2, 3, вида х₁-х₂-х₃+х₄ получают свертки взаимно-разностных спектров

где k - номер радиосигнала,

i, j, d - номер канала, i=q-1, j=〈i+1〉₃, d=〈i+2〉₃,

〈x〉_у - остаток от деления числа х на число у.

Выходы функциональных преобразователей являются выходами вычислителя 9 и соединены с входами вычислителя 11.

В вычислителе 11 преобразованием вида получают аргументы сверток спектров, которые с выходов вычислителя 11 поступают на входы блока 12.

Вариант выполнения блока 12 показан на фиг.10. Выходы вычислителя 11 соединены с входами сумматора 28, в котором получают

В компараторе 29.1 вычисленную сумму Ф сравнивают с Если то в функциональном преобразователе 30.1 определяют минимальный из трех, поступивших на вход этого преобразователя, аргументов, передают этот минимальный аргумент на вход функционального преобразователя 31.1, в котором прибавляют к минимальному аргументу π. В компараторе 29.2 вычисленную в сумматоре 28 сумму Ф сравнивают с Если то в функциональном преобразователе 30.2 определяют максимальный из трех, поступивших на вход этого преобразователя, аргументов, передают максимальный аргумент на вход функционального преобразователя 31.1, в котором вычитают из максимального аргумента π. Скорректированные таким образом аргументы передают на входы коммутатора 32, с выходов которого на входы функциональных преобразователей 13.1, 13.2 передают аргументы ϕw_k,0 и ϕw_k,2.

В функциональном преобразователе 13.1 получают а_k=φw_k,2-φw_k,0. В функциональном преобразователе 13.2 получают

Если на вход блока 14 вычисления угла наклона фронта волны с выхода компаратора 7 поступает сигнал 1, то в компараторе 7 вычисляют угол наклона фронта волны где l - длина ребра антенной решетки, λ_k - длина волны k-го радиосигнала.

В блоке 15 вычисления азимута получают азимуты радиосигналов

Технический результат предлагаемого устройства - повышение точности пеленгования и расширение частотного диапазона.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах обнаружения и пеленгования сигналов источников радиоизлучения. Техническим результатом является повышение точности обработки информации о пеленге при существенном взаимном влиянии элементов и мачты антенны и расширение частотного диапазона. Многоканальный пеленгатор, реализующий способ пеленгования радиосигналов, содержит антенную систему, состоящую из идентичных антенных элементов, приемник с общим гетеродином для всех каналов, аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, вычислитель элементов корреляционной матрицы, компаратор, коммутатор, вычислитель сверток взаимно-разностных спектров, вычислитель пеленгов, генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков пеленгатора. 2 н.п. ф-лы, 10 ил.

Способ пеленгования радиосигналов, заключающийся в приеме радиосигналов антенной решеткой, состоящей из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, преобразовании радиосигналов многоканальным приемником с общим гетеродином для всех каналов, получении спектральных характеристик радиосигналов каждого канала, выборе частотных полос, занимаемых отдельными радиосигналами, определении направления прихода каждого радиосигнала, отличающийся тем, что антенную систему формируют кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, из спектральных характеристик сигналов каждого канала в К выбранных частотных полосах вычисляют элементы корреляционных матриц сигналов, определяют свертки взаимно-разностных спектров К радиосигналов в каналах

где - элемент корреляционной матрицы k-го радиосигнала,

k - номер радиосигнала,

i, j, d - номер канала, i=0, 1, 2,

вычисляют аргументы φw_ki сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов, доопределяют аргументы по правилу: если то находят среди φw_k,i максимальную и вычитают из нее π, если то находят среди φw_k,i, минимальную и прибавляют к ней π;

и по вычисленным аргументам φ_k,i сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов определяют азимуты сигналов Θ_k и углы наклона фронта волны сигналов β_k:

где a_k=φw_k,2-φw_k,0,

l - длина ребра антенной решетки,

λ_k - длина волны k-го радиосигнала.

2. Многоканальный пеленгатор, содержащий антенную решетку, состоящую из идентичных антенных элементов с жестким взаимным расположением, а также выполненные многоканальными соединенные последовательно приемник с общим гетеродином для всех каналов, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, блок дискретного преобразования Фурье, а также вычислитель пеленгов и генератор синхроимпульсов, синхронизирующий работу всех блоков, отличающийся тем, что антенная решетка выполнена кольцевой эквидистантной, состоящей из трех антенных элементов, ориентированных относительно опорного направления, проходящего через центр антенной решетки, под углами 0, причем расстояние между соседними элементами меньше где λ - длина кратчайшей радиоволны рабочего диапазона, выходы блока дискретного преобразования Фурье соединены с входами вычислителя элементов корреляционной матрицы, выходы которого соединены с входами компаратора, вычислителя сверток взаимно-разностных спектров и коммутатора, выход компаратора соединен с входом вычислителя сверток взаимно-разностных спектров, входом коммутатора и входом вычислителя пеленгов, другие входы вычислителя пеленгов соединены с выходами вычислителя элементов корреляционной матрицы и коммутатора, а выходы являются выходами устройства, кроме того, вычислитель пеленгов состоит из вычислителя аргументов сверток спектров, выходы которого соединены с входами блока измерения разностей фаз, выходы которого соединены с входами функционального преобразователя аргументов сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов φw_k,0 и φw_k,2 по формуле a_к=φw_k,2-φw_k,0 и входами функционального преобразователя аргументов сверток взаимно-разностных спектров радиосигналов φw_k,0 и φw_k,2 по формуле выходы функциональных преобразователей соединены с входами блока вычисления угла наклона фронта волны и с входами блока вычисления азимута.