СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ НА ИСТОЧНИК РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ МЕТОДОМ АНАЛИЗА ОБЛАСТИ ОТНОСИТЕЛЬНО ОСИ СИММЕТРИИ ДВУХ РУПОРНЫХ АНТЕНН Российский патент 2016 года по МПК G01S5/00 

Изобретение относится к области радиолокации и может найти применение в системах слежения за источниками радиоизлучения в целях контроля местоположения объектов, обеспечения устойчивости канала связи, в системах самонаведения и др. Достигаемым техническим результатом является упрощение устройства пеленгования и уменьшение времени, необходимого для осуществления пеленгования, а также увеличение точности решения задачи пеленгования.

Указанный результат достигается за счет того, что при приеме, от радиоисточника двумя антеннами с одинаковыми диаграммами направленности, сигнал на входе каждого из приемников модулируется в соответствии с диаграммой направленности антенн и направлением на излучатель. После приема - вычисляется разница между уровнями принятых сигналов, и полученное значение сравнивается с ранее записанными в базу данных. Данный способ требует малых информационных и временных затрат на обработку, поскольку данные о направлениях и отношениях сигналов от антенн уже записаны (сохранены), и количество информации, принимаемой для обработки, весьма мало. Кроме того, система обработки, являясь гибкой и модульной, позволяет включать в себя дополнительные алгоритмы без существенных изменений в структуре аппаратной части системы. Более подробно процесс получения информации о направлении на источник радиоизлучения (ИРИ) описан ниже.

Техническая сущность изобретения заключается в следующем. При приеме сигнала от одного источника радиоизлучения двумя антеннами уровень на выходе приемного устройства (ПУ) обеих антенн будет промодулирован в соответствии с областью диаграммы направленности (ДН) приемной антенны, в которую попало электромагнитное излучение от ИРИ. Для определения точного направления на ИРИ предлагается использовать алгоритм, позволяющий высчитывать угол в зависимости от отношения уровней сигналов на выходах ПУ.

Определение пеленга на ИРИ производится по следующему алгоритму:

1. Сигнал ИРИ принимается антеннами, усиливается и оцифровывается;

2. В результате оцифровки на вход специализированного программно-математического обеспечения (СПМПО) (определения направления на ИРИ) поступают два сигнала, соответствующих уровням сигналов, полученных от ПУ;

3. Вычисляется отношение уровня сигнала с выхода первой антенны (КУ₁) к уровню сигнала с выхода второй антенны (КУ₂). Это позволяет определить относительное значение, которое является отношением коэффициентов усиления (ОКУ) антенн на одно направление при разнесенных направлениях максимумов ДН (ДН1 и ДН₂) антенн (Фигура 1);

4. Полученное относительное значение сравнивается с ранее рассчитанными (на производстве при оценке диаграмм направленности) ОКУ антенн и записанными в память системы (устройства);

5. Значение угла, при котором значение ОКУ является ближайшим к углу, полученному от ИРИ, является точным углом на ИРИ (Фигура 2).

За счет того, что область между осями ДН антенн является симметричной - ее можно разделить на две равные части, в которых на равных углах относительно оси симметрии будут равные значения ОКУ. Области относительно оси симметрии будем отличать знаком «+/-» (см. Фигура 2), которые определяются сравнением между собой значениями уровней принятых сигналов. СПМО формирует полученное значение направления на ИРИ либо для его отображения (визуализации), либо для дальнейшей его обработки.

Известно множество способов пеленгования радиосигналов. Так, например, в одном из них пеленгование осуществляется посредством приема сигнала от источника радиоизлучения эквидистантой кольцевой антенной решеткой и обработки полученной информации. Основным недостатком данной системы является большая база антенного устройства, не позволяющая ее установку на мобильные объекты [2, 4, 12]. Другие способы используют, например, антенны с широкой диаграммой направленности, центры которых разнесены в пространстве. В основе этих способов лежит измерение разности фаз принятых сигналов. Для данных способов также характерны большие геометрические размеры антенной системы [3, 5, 6, 8, 15, 16].

Ближайшим аналогом по технической сущности к заявленному способу являются моноимпульсные пеленгаторы, также содержащие в своем составе две антенны, фокальные оси которых находятся в одной плоскости, и диаграммы направленности которых разнесены на угол в половину ширины диаграммы направленности [1, 7, 9, 10, 11, 13, 14].

УСТРОЙСТВО, РЕАЛИЗУЮЩЕЕ ПРЕДЛАГАЕМЫЙ СПОСОБ

Основным преимуществом данного изобретения по сравнению с известными аналогами является использование алгоритмов обработки получаемой информации, записанных на цифровое вычислительное устройство и адаптируемых под решение конкретных поставленных задач. В своем составе устройство, реализующее предлагаемый способ и представленное на Фигуре 3, содержит следующие элементы:

1. Антенный блок с детекторами;

2. Блок преобразования сигналов в цифровой вид;

3. Блок обработки данных;

4. Специализированное программно-математическое обеспечение (СГТМО);

5. Блок формирования результатов (выдачи данных);

6. Блок визуализации результатов.

В настоящий момент широко распространены устройства сбора данных, содержащие 2, 3, 5 и 6 элементы вышеперечисленного списка (см. Фигура 3). Этот факт позволяет легко реализовать предложенный способ в конечном устройстве.

Расчеты показывают, что предлагаемый способ позволяет при незначительном изменении аппаратной части как широкого спектра существующих систем пеленгования, так и вновь разрабатываемых систем, на порядок повысить точность решения задачи пеленгования, не прибегая к увеличению базы антенного устройства (путем реализации предлагаемого способа в программном обеспечении).

Литература

1. Устройство для определения направления на источник сигнала 2485536 выдан: 28.12.2011 опубликован: 20.06.2013.

2. Способ радиопеленгования и радиопеленгатор для его осуществления 2346288 выдан: 23.01.2008 опубликован: 10.02.2009.

3. Способ моноимпульсного измерения пеленга источников радиосигналов 2316020 выдан: 25.08.2005 опубликован: 27.01.2008.

4. Способ пеленгования источника радиосигнала 2263926 выдан: 06.02.2003 опубликован: 10.11.2005.

5. Способ автоматизированного контроля источников радиоизлучений 2260814 выдан: 13.05.2004 опубликован: 20.09.2005.

6. Способ моноимпульсного измерения пеленга источников радиосигналов 2219556 выдан: 28.01.2002 опубликован: 20.12.2003.

7. Моноимпульсный пеленгатор 2076334 опубликован: 27.03.1997.

8. Устройство пеленгования радиоизлучений 2420753 выдан: 27.04.2009 опубликован: 10.06.2011.

9. Радиопеленгатор 2262714 выдан: 07.09.2004 опубликован: 20.10.2005.

10. Моноимпульсный пеленгатор 2076334 опубликован: 27.03.1997.

11. Амплитудный радиопеленгатор 2071080 опубликован: 27.12.1996.

12. Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор 2253877 выдан: 14.07.2003 опубликован: 10.06.2005.

13. Пеленгатор в одной плоскости 2262120 выдан: 07.04.2004 опубликован: 10.10.2005.

14. Пеленгатор в двух плоскостях 2134430 опубликован: 10.08.1999

15. Пеленгатор 2042145 опубликован: 20.08.1995.

16. Устройство радиотехнического контроля источников радиосигналов 2316017 выдан: 25.08.2005 опубликован: 27.01.2008.

Список принятых сокращений

1. ДН - диаграмма направленности;

2. ИРИ - источник радиоизлучения;

3. КУ - коэффициент усиления;

4. ОКУ - относительный коэффициент усиления;

5. ПУ - приемное устройство;

6. СПМО - специализированное программно-математическое обеспечение.

Изобретение относится к области радиотехники, в частности к системам пеленгования источников радиоизлучения, и может найти применение в системах слежения за источниками радиоизлучения в целях контроля местоположения объектов, обеспечения устойчивости канала связи, в системах самонаведения. Задача, решаемая изобретением, заключается в определении направления на источник радиоизлучения с помощью пары направленных антенн, смещенных (развернутых) в одной плоскости на ширину половины диаграммы направленности, и обработке полученных от них данных по заложенным алгоритмам. Достигаемым техническим результатом является упрощение устройства пеленгования и уменьшение времени, необходимого для осуществления пеленгования, а также увеличение точности решения задачи пеленгования. 3 ил.

Способ определения направления на источник радиоизлучения методом анализа области относительно оси симметрии двух рупорных антенн, отличающийся тем, что сигнал источника радиоизлучения принимают двумя антеннами, область между осями диаграмм направленности которых является симметричной, вычисляют отношение уровня сигнала с выхода первой антенны к уровню сигнала с выхода второй антенны, на основании которого определяют относительное значение отношения коэффициентов усиления антенн на одно направление при разнесенных направлениях максимумов диаграмм направленности первой и второй антенн, полученное относительное значение сравнивают с ранее рассчитанным и запомненным отношением коэффициентов усиления антенн, значение угла, при котором значение отношения коэффициентов усиления антенн является ближайшим к углу, полученному от направления на источник радиоизлучения, является точным углом, определяющим направление на источник радиоизлучения.