ОДНОПОЗИЦИОННЫЙ МУЛЬТИПЛИКАТИВНЫЙ РАЗНОСТНО-ОТНОСИТЕЛЬНЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ МЕСТОПОЛОЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЙ Российский патент 2018 года по МПК G01S5/02 

Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучении (ИРИ) относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения местоположения источников радиоизлучения УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, размещенных как на Земле, так и в пространстве, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы или государственной службы надзора за связью). Изобретение может быть использовано также при поиске местоположения средств радиосвязи, как возможных источников помех связи.

Известны способы определения координат ИРИ, в которых используются пассивные пеленгаторы в количестве не менее трех, центр тяжести области пересечения выявленных азимутов которых на фронт прихода волны принимается за оценку местоположения. Основными принципами работы таких пеленгаторов являются амплитудные, фазовые и интерферометрические [1, 2]. К их недостаткам следует отнести высокую степень сложности антенных систем, коммутационных устройств и необходимость применения многоканальных радиоприемников.

Наличие в федеральных округах государственной радиочастотной службы взаимосвязанных через центральный пункт разветвленной сети радиоконтрольных постов (РКП), оборудованных средствами приема радиосигналов, измерения и обработки их параметров, позволяет дополнить их функции и задачами определения местоположения тех ИРИ, сведения о которых отсутствуют в базе данных, не прибегая к использованию сложных и дорогостоящих пеленгаторов.

Из других известных способов и устройств близкими аналогами предлагаемого способа по технической сущности и предназначенными для использования при радиоконтроле, могут быть [3, 4]. Способ [3] основан на приеме сигналов тремя антеннами, образующими две пары измерительных баз, измерении разностей времени прихода сигналов ИРИ и детерминированных вычислений искомых координат.

К недостаткам способа следует отнести:

1) Большое количество антенн.

2) Способ не ориентирован на использование РКП.

3) Измерительные базы для вычисления разности времен прихода сигналов ИРИ парами антенн существенно ограничивают разнос этих антенн, не говоря о нецелесообразности и большой технической сложности реализации способа.

Разнесенный разностно-дальномерный пеленгатор [4], состоящий из двух периферийных пунктов, центрального и системы единого времени. Периферийные пункты предназначены для приема, хранения, обработки сигналов и передачи фрагментов сигналов на ЦП, на котором вычисляется разность времени прихода сигналов. В системе единого времени применяется хронизатор, представляющий привязанный к шкале единого времени хранитель шкалы текущего времени (часы), предназначенный для привязки записываемых в ЗУ значений уровня сигнала к значению времени приема.

Данному пеленгатору свойственны следующие недостатки:

1) Не адаптирован к РКП, используемым в филиалах федеральных округов государственной радиочастотной службы или государственной службы надзора за связью.

2) Большое количество специализированных пеленгационных (но не радиоконтрольных) постов.

3) Необоснованное и нераскрытое (хотя бы до функциональной схемы) применение системы единого времени на ЦП и хронизаторов на ПП, синхронизированных с системой единого времени.

4) Необходимость в наличии радиоканалов с большой пропускной способностью (до 625 Мбод) для передачи даже фрагментов сигналов с ПП1 и ПП2 на ЦП.

5) Для организации радиоканала необходимы радиопередающие устройства и получение разрешения на их работу в определенных условиях эксплуатации.

Известен угломерно-корреляционный способ оценивания местоположения наземных источников радиоизлучения [5], заключающийся в том, что на борту самолета-пеленгатора одновременно измеряют собственные координаты местоположения x(k), угол курса ψ(k), пеленг ИРИ (φ _и(k)), отличающийся тем, что бортовая вычислительная система (БВС) осуществляет разбиение участка местности вокруг ИРИ с грубо определенными прямоугольными координатами x_ц, z_ц на I×J прямоугольников с координатами центров x_i, z_i; для каждого прямоугольника и всех точек пеленгации рассчитывают ожидаемые значения пеленгов, затем осуществляют поиск элементарного участка местности возможного местоположения ИРИ, которому соответствует совокупность измеренных значений пеленгов, определяют текущее местоположение ИРИ по величине функционала качества, характеризующего степень соответствия текущей измеренной совокупности пеленгов и их ожидаемых расчетных значений, соответствующих элементарным участкам местности, координаты которых известны. При этом в качестве функционала качества используется экстремум взаимно корреляционной функции реализации φ_и(k) и φ_ij(k), определяющий совпадение текущего местоположения ИРИ с измеренным элементарным участком местности, координаты которого известны, или взвешенные суммы квадратов разностей текущих измеренных и расчетных значений пеленгов φ_и(k) и φ_ij(k). При этом критерием совпадения текущей реализации пеленгов и их расчетных значений является минимум функционала качества.

Недостатки этого аналога:

1.Способ рассчитан только на применение на борту самолета-пеленгатора,

2. Требуется измерение собственных координат местоположения самолета-пеленгатора,

3. Требуется предварительное грубое определение координат местоположения ИРИ (КМПИРИ),

4. Требуется разбиение участка местности вокруг предполагаемого местоположения ИРИ,

5. Требуется измерение пеленгов на каждый участок местности возможного местоположения ИРИ

6. Не применим для определения координат местоположения ИРИ в пространстве.

Известно также техническое решение [6], которое относится к радиолокации, в частности к определению местоположения источников радиоизлучений. Техническим результатом является обеспечение возможности определения координат источников радиоизлучений однопозиционной наземной радиолокационной станцией независимо от условий местности.

Указанный технический результат достигается также тем, что радиолокационная станция содержит пассивный канал обнаружения, включающий последовательно соединенные антенну и приемник, а также блок вычисления координат, содержащий последовательно соединенные устройство измерения сдвига принимаемых сигналов во времени и устройство вычисления координат.

Суть предлагаемого способа состоит в следующем.

Для определения координат источника радиоизлучения используют два канала: пассивный и активный каналы обнаружения. Вся система размещена на одной позиции. Антенна пассивного канала обнаружения направлена на источник и принимает его прямое радиоизлучение. Для измерения дальности до источника радиоизлучения с угловыми координатами ∈_и (угол места) и β_и (азимут) используется объект, отражающий радиоизлучение этого источника. При этом с помощью активного канала обнаружения, работающего в пассивном режиме, осуществляют операции поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - ∈_O и азимута - β_O) объекта, отражающего излучение, коррелированное с прямым излучением (т.е. осуществляют поиск отражающего объекта). По положению максимума взаимной корреляционной функции излучений, принятых двумя каналами обнаружения, определяют величину временного сдвига Δ_t этих излучений. После чего осуществляют зондирование направления с координатами ∈_O, β_O и измеряют дальность R₀ до объекта, при необходимости уточняют координаты ∈_O, β_O.

Недостатками этого аналога являются:

1. Способ может применяться только к цифровым (дискретным) видам связи.

2. Необходимы два канала: активный и пассивный, что совершенно недопустимо в военных условиях применения из за демаскирования средства.

3. Необходимость измерения сдвига принимаемых сигналов во времени требует системы жесткой синхронизации.

4. Необходимость осуществления операций поиска, обнаружения и измерения угловых координат (угла места - ∈_O и азимута - β_O) объекта, отражающего излучение. При наличии множественных рассредоточенных в пространстве перемещающихся объектов, как, например, отражателей, при постановке пассивных помех комплексам радиоэлектронного противодействия, способ оказывается неработоспособным.

Известно решение [7], которое может быть аналогом предлагаемому способу.

Способ [7] относится к пассивным системам радиоконтроля и предназначен для определения КМПИРИ УКВ-СВЧ диапазонов, использующих цифровые (дискретные) виды сигналов из одного РКП. Способ определения местоположения ИРИ основан на измерении направления на ИРИ, оценке относительной временной задержки с последующим вычислением координат ИРИ как точки пересечения линии направления на источник и гиперболической линии положения. Все измерения производятся на одном приемном пункте. При этом оценка относительной временной задержки определяется путем определения расхождения времени прихода сигнала от источника относительно опорной временной шкалы, сформированной на основе оценки временной структуры сигнала источника, местоположение которого полагается известным, определяемой на основе сравнения оценок расхождения времени прихода сигналов по времени от источников с известным и оцениваемым местоположением, функционирующих в единой системе синхронизации цифровыми (дискретными) видами сигналов.

Недостатками прототипа являются:

1). Способ распространяется только на цифровые (дискретные) виды связи с четко выраженным периодом следования импульсов тактовой (цикловой) синхронизации, функционирующие в единой системе синхронизации, временные параметры которой и точность их определения существенно влияют на оценку относительной временной задержки, а следовательно, и точность определения координат искомого ИРИ.

2) Отсутствует решение по повышению точности оценки определения координат искомого ИРИ, например, путем увеличении числа корреспондентов из состава радиосети и усреднения результатов вычисления координат искомого ИРИ применительно к каждому из корреспондентов радиосети;

3) Должна быть априорно известна (либо доступна оцениванию) частотно-временная структура сигнала (частота (период) следования импульсов тактовой (цикловой) синхронизации). При этом оценивание частотно-временной структуры сигнала приводит к появлению дополнительной погрешности вычисления координат искомого ИРИ и появлению дополнительных временных и аппаратурных затрат при внедрении способа.

4) Область применения способа ограничивается наземными средствами связи.

5) Область применения способа ограничивается тем, что для реализации способа необходимо иметь:

а) особое радиоприемное устройство, в котором дополнительно должен быть введен автокоррелятор,

б) пеленгатор, удовлетворяющий требованиям по достаточной точности пеленгования исходя из точности определения координат искомого ИРИ. Наиболее близким аналогом, выбранным за прототип предлагаемого способа, является [8].

В этом мультипликативном разностно-относительном способе стационарно-мобильного определения координат местоположения источника радиоизлучения для измерения уровней сигналов ИРИ используют один стационарный пост радиоконтроля в качестве базового, а мобильный пост радиоконтроля соединяют с базовым линией связи и перемещают не менее чем по М≥2 точкам, по измеренным на мобильном и базовом радиоконтрольном посту уровням сигналов составляют на последнем и мультипликативных функций, представляющих сочетания, взятые по два и по три, из вычисленных парных сочетаний (М+1) разностей отношений расстояний, рассчитанных от точек измерения до местоположения искомого ИРИ по заданным его координатам, и вычисленных парных сочетаний (М+1) обратных отношений соответствующих измеренных величин уровней сигналов искомого ИРИ с учетом дифракционных потерь на рассчитанных по цифровым картам местности трассах распространения радиосигнала, дихотомически или методом наискорейшего спуска изменяют значение каждого из параметров местоположения ИРИ при неизменных значениях двух других и находят точки экстремумов парных мультипликативных функций и точки перегиба мультипликативных функций, взятых по три, фиксируя после ) усреднения каждый найденный в этих точках параметр местоположения источника как окончательный.

Основными недостатками прототипа [8] являются:

1) Многопостовость. Требуются стационарный и мобильный пост радиоконтроля.

2) Многопозиционность. Измерение необходимо выполнять на нескольких позициях.

3) Необходимость применения средств связи, что демаскирует местоположение измерителей.

4) Высокая стоимость аппаратной части при реализации способа и высокая стоимость его обслуживания.

5) Используют для определения координат искомого ИРИ мультипликативные функции, представляющие сочетания, взятые только по два и по три, что является искусственным сокращением количества решений, а следовательно, ограничением возможности повышения точности определения координат местоположения искомого ИРИ.

6) Не используется аналитический способ определения координат местоположения искомого ИРИ.

7) Отсутствует решение по повышению точности оценки определения координат местоположения искомого ИРИ, например, путем усреднения результатов вычисления.

Целью настоящего изобретения является разработка способа, обеспечивающего определение координат местоположения ИРИ УКВ СВЧ диапазонов из одного РКП без недостатков, присущих прототипу. Эта цель достигается с помощью признаков, указанных в формуле изобретения, общих с прототипом: способ определения координат местоположения ИРИ, основанный на измерении параметров искомого ИРИ на одном РКП и вычислении тех же параметров для постов, местоположение которых полагается известным, и отличительных признаков, состоящих в том, что многократно измеряют напряженность поля искомого ИРИ и пеленг на него, применяя РКП с логопериодической поворотной антенной системой (ЛПАС), вычисляют среднеквадратическое отклонение азимута от среднего, задают координаты местоположения n виртуальных постов (ВП) на расстоянии нескольких угловых минут от РКП вокруг азимутального луча с РКП на ИРИ в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ от его среднего значения, увеличивая расстояния между ВП и приближая их местоположения (МП ВП) к лучу от РКП на ИРИ, по мере удаления от РКП составляют перечень из q базовых РЭС (БРЭС) по базе данных используемого РКП, находящихся в том же секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ, вычисляют по специализированной программе напряженность поля, создаваемую в месте расположения n ВП и РКП каждым из q БРЭС согласно их перечню и калибруют пары РКП/ВПj путем переопределения координат местоположения каждого из q БРЭС, для чего: задают координаты пробной точки ПТ(x_i,y_i,z_i) как точки возможного местоположения БРЭС и по заданным координатам РКП (x_o,y_o,z_o) и ВПj(x_j,y_j,z_j) создают набор из n функций f_oj=(α_oj-β_oj) разностей независимых отношений(ФРНО) - отношения расстояния от РКП до i - го положения ПТ(x_i,y_i,z_i) к расстоянию от ВПj того же положения ПТ и вычисленных обратных отношений напряженностей поля в точке расположения ВПj к напряженности на РКП, составляют набор из мультипликативных функций из ФРНО представляющий сумму произведений ФРНО от двух до n, получают поднаборы первых частных производных четных функций по каждой из искомых координат ИРИ в виде и поднаборы вторых частных производных нечетных мультипликативных функций из набора F_oj - представляющие функционалы по каждой из искомых координат ИРИ, решают эти функционалы численным способом, изменяя значение каждой из координат ПТ(x_i,y_i,z_i) при неизменных значениях ее двух других и находят точки экстремумов функционалов как переопределенные координаты базовых РЭС, а затем получают по этим координатам калибровочные характеристики для каждой пары РКП/ВПj по долготе (КХД), широте (КХШ) и высоте (КХВ) как зависимости разности вычисленных и истинных координат q базовых РЭС от вычисленных координат, устанавливают корреляционную зависимость по напряженности поля (КЗН) между МП РКП и МП ВПj, определяют по среднему значению измеренной на РКП напряженности искомого ИРИ и КЗН соответствующего ВПj величину напряженности поля искомого ИРИ на каждом ВПj, создают для искомого ИРИ наборы ФРНО, наборы и поднаборы мультипликативных функций, четные и нечетные функционалы и решают их аналогично переопределению координат базовых РЭС, определяя координаты местоположения ПТ(x_i, y_i, z_i) соответствующие точкам экстремумов функционалов как точкам с координатами местоположения искомого ИРИ, корректируют их по соответствующим КХ и фиксируют уже как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг. 1. корреляционная зависимость напряженности (КЗН) поля на одном из ВП и напряженностью поля на РКП,

фиг. 2. первый вид мультипликативных функций F_чт четных произведений разностей независимых отношений,

фиг. 3. второй вид мультипликативных функций F_нчт произведений нечетных разностей независимых отношений,

фиг. 4. калибровочная характеристика способа по широте,

фиг. 5. калибровочная характеристика способа по долготе.

В основе однопозиционного способа лежит философский и физический принципы. Философский принцип способа опирается на закон всеобщей взаимосвязи, который подразумевает устойчивую, повторяющуюся связь между всеми объектами, процессами и системами на Земле и во Вселенной. Закон касается не только макромира, но и любого вещества, каждого объекта, находящегося на нашей планете и во всей Вселенной.

В физической основе предложенного способа лежит энергетический принцип, заключающийся в измерении (или вычислении) напряженности поля ИРИ в нескольких точках пространства с известными координатами их местоположения. При этом напряженность поля ИРИ на РКП измеряют, а в дополнительной точке (точках) вычисляют. В качестве дополнительной точки в способе предложен виртуальный пост (ВП), координаты которого и параметры его виртуальной антенны (диаграмма направленности и высота подвеса) задаются. При использовании n ВП их размещают не на одной прямой с РКП, а на расстоянии нескольких угловых минут от РКП вокруг азимутального луча с РКП на ИРИ в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ от его среднего значения, увеличивая расстояния между ВП и приближая их местоположения (МП ВП) к лучу от РКП на ИРИ по мере удаления от РКП. Вычисление напряженности на ВП основано на принципе корреляционной зависимости (КЗ) напряженности поля на них, создаваемой в заданном диапазоне частот некоторым множеством источников радиоизлучения, находящихся согласно базе данных в зоне электромагнитной доступности РКП, от напряженности поля на РКП, по одной определенной программе, например ПИАР [9]. При этом диаграмма направленности виртуальной антенны и высота ее подвеса для расчета напряженности на ВП выбираются такими же, как и на РКП. Основное влияние на КЗ оказывает расстояние и характер трассы распространения радиоволн при прохождении до точек их приема. В качестве примера на фиг. 1 приведена КЗ напряженностей поля между РКП и одним из ВП. Определение же координат местоположения ИРИ основано на мультипликативном разностно-относительном принципе поиска по пространству положения пробной точки (ПТ), как текущего возможного местоположения искомого ИРИ, и фиксации такого ее положения, при котором все четные разностно-относительные функции (фиг. 2) достигают экстремума, а нечетные (фиг. 3) - точки перегиба.

Рассмотрим подробнее получение указанных выше мультипликативных функций, используемых при поиске координат местоположения ИРИ. После задания исходного положения ПТ путем присвоения ей координат вычисляют расстояния от i-го местоположения ПТ, до каждой j-й точки, включая один РКП (с индексом 0 в формуле) и все n ВП (j = n+1), по формуле Затем вычисляют попарные независимые отношения этих расстояний. Обозначив РКП цифрой 0, а цифрами 1,2,3…n номера соответствующих ВПj, представим эти отношения расстояний для пар РКП/ВПj в виде, например, Для пар ВПj/ВПj таких отношений может быть получено n. Аналогично составляют и обратные им отношения напряженностей полей:

Всего может быть также составлено n отношений. Полученные отношения сравнивают путем вычитания и получают функцию f попарных разностей отношений расстояний и обратных им отношений напряженностей. Например, эту разность для РКП и ВП₁ определяют как f₀₁=(α₀₁-β₁₀). Для РКП и ВП₂, как f₀₂=(α₀₂-β₂₀).

Для РКП и ВП_n определяют как f_0n=(α_0n-β_n0). Таких функций f_0n попарных независимых разностей отношений расстояний и обратных им отношений напряженностей поля их комбинаций всего может быть составлено n функций. Из этих попарных разностей отношений составляют первый вид мультипликативных функций f_чт - функций, содержащих четное количество сомножителей в виде разностей отношений. Например, для пар: РКП и ВП₁ и РКП и ВП₂ : f_чт,01.02 = f₀₁ * f₀₂. Для пар: РКП и ВП₁ и РКП и ВП₃ - f_чт,01.03 = f₀₁ * f₀₃.

Для пар: РКП и ВП₁, РКП и ВП₂, РКП и ВП₃ РКП и ВП₄ - f_{чт01,02,03,04} = f₀₁ * f₀₂ * f₀₃ * f₀₄ и т д. Всего может быть составлено таких четных мультипликативных функций. Примеры графического отображения функций приведены на фиг. 2. Для этих функций с целью определения координат местоположения искомого ИРИ находят точки их экстремума. Для этого берут частные производные четных функций F по каждой из координат и приравнивают их к нулю,

Теперь они представляют функционалы искомых координат. Функционал - это такая функция, аргументы которой также представляют собою функции переменных. Координаты находятся в точке экстремума функционала. Известно [10, с. 500], что чтобы дифференцируемый функционал достигал в точке x₀ экстремума, необходимо, чтобы его дифференциал в этой точке равнялся нулю. И наоборот, если дифференциал функционала в точке x₀ равен нулю, следовательно, эта точка является экстремумом функционала и в ней находится искомый источник. Получим выражения для этих функционалов. Запишем мультипликативную функцию в виде произведения произвольного количества сомножителей, каждый из которых представляет функцию разности отношений (ФРО) Мультипликативную функцию представим в виде Здесь отсутствуют для упрощения координаты (x, y, z). Известно, что производная произведения n функций равна сумме произведений производной каждой из функций на все остальные функции. Следовательно, функционал четной мультипликативной функции имеет вид Упростим запись этого функционала. Для этого умножим и разделим каждое произведение на ƒ_0iƒ_0i^-1. Тогда запись четного функционала будет иметь вид: Так как мультипликативная функция не равна нулю по определению, то функционал (2) будет равен нулю только тогда, когда каждое слагаемое равно нулю. Тогда четный функционал будет иметь вид: Количество функционалов равно количеству мультипликативных функций.

Составляют также функции произведения нечетных разностей отношений: трех, пяти, семи и. т.д. Например, для РКП, ВП₁ и ВП₂: . Пример графического отображения таких функций приведен на фиг. 3. Всего может быть составлено функций , для которых находят их точки перегиба, приравнивая к нулю вторые частные производные по каждой из координат: . Найдем выражение функционала для нечетных мультипликативных функций. Для этого возьмем производную от первой производной, представленной в (2).

Так как мультипликативная функция не равна нулю по определению, то функционал нечетных мультипликативных функций можно записать в сокращенном виде:

Общее количество мультипликативных функций и их функционалов равно:

Первоначально способ калибруют. Это целесообразно для повышения точности определения координат местоположения ИРИ путем их корректировки В качестве эталона используют базовые РЭС (БРЭС). Составляют перечень этих РЭС. В него включают те РЭС, которые находятся согласно базе данных используемого РКП в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ. Такой выбор БРЭС обеспечивает лучшие результаты корректировки КМПИРИ, так как эталонные средства (БРЭС) и искомый ИРИ оказываются в одном геометрическом пространстве. Калибровка состоит в получении калибровочных характеристик (КХ) всех пар РКП/ВПj. Калибровочные характеристики представляют зависимость разности истинных значений широт, долгот и высот местоположения базовых источников радиоизлучений как функции ошибки определения координат. Для получения КХ необходимо переопределить координаты выбранных БРЭС, Для этого рассчитывают по специальной программе [9] напряженность поля от всех базовых РЭС согласно перечню для используемого РКП, и каждого ВП, используя сведения о координатах РКП, ВП и базовых РЭС. Составляют набор ФРНО, в каждой функции которого величина полученная в результате вычисления по программе [9], является постоянной, но различной для каждой пары РКП/ВПj. Составляют мультипликативные функции из набора ФРНО во всех их сочетаниях. На их основе получают функционалы четных и нечетных мультипликативных функций. По полученным функционалам определяют точки экстремума, соответствующие КМПИРИ. При этом их координаты вычисляют численным методом (последовательного приближения, методом наискорейшего спуска или по методу дихотомии, например методу поразрядного уравновешивания или другим методом). Для использования, например, метода поразрядного уравновешивания априори должны быть известны диапазоны D значений искомых величин. Эти диапазоны обычно известны исходя из известных параметров зоны электромагнитной доступности используемых РКП. Тем более, при переопределении координат базовых РЭС, естественно, эти диапазоны известны. В соответствии с алгоритмом поразрядного уравновешивания первоначально путем присвоения пробной точке (ПТ) задают в качестве координат начального ее местоположения среднее из диапазона D значение определяемой величины (например, широты) при фиксированных, но лежащих в известных диапазонах значений долготы и высоты. Если значение мультипликативной функции окажется меньше нуля, то к первоначальному значению широты местоположения ПТ добавляют 1/4 часть диапазона по широте. В противном случае из первоначального значения широты вычитают 1/4 часть диапазона ее значения. Затем опять производят вычисление расстояний от нового положения ПТ до РКП и ВП и оценку результатов сравнения, как описано выше. При этом добавляют (или вычитают) уже 1/8 часть диапазона, затем 1/16 часть и т.д. Такие итерации продолжают до тех пор, пока результат сравнения не окажется по модулю меньше заранее заданного значения погрешности дискретизации каждого параметра местоположения где m - количество итераций. После определения точки экстремума функционала с координатой по широте, ближайшей к широте местоположения искомого источника (а первоначально по способу таковым является базовое РЭС), приступают к вычислению по такому же алгоритму следующей координаты местоположения источника - долготы или высоты. Найденные координаты всех точек экстремумов Ф_чт и перегиба Ф_нчт функционалов по всем М_чт и М_Знчт сочетаниям представляют координаты источников (базовых РЭС или искомого ИРИ). Эти координаты используют для получения калибровочных характеристик (КХ) пар РКП/ВПj. Калибровочные характеристики получают для всех пар РКП/ВП. На фиг. 4 показан пример КХ по широте, а на фиг. 5. - по долготе. Получение координат местоположения искомого ИРИ выполняют аналогично изложенному для базовых РЭС. Только при получении набора функций разности отношений вместо величины β_jo, полученной для переопределения координат местоположения базовых РЭС расчетным путем по программе [9], используют значения, полученные по результатам измерения на РКП напряженности поля, создаваемой искомым ИРИ, и результатам расчета напряженности поля на BПj по его КЗН. После корректировки координат конечного положения ПТ последние усредняют по всем точкам экстремума и перегиба и фиксируют уже как окончательные координаты местоположения ПТ. То есть фиксируют как искомые координаты местоположения ИРИ.

За счет усреднения повышают точность определения координат, которая существенно зависит от общего количества усреднений М=М_чт+М_нчт=2ⁿ-(n+1), определяемого количеством ВП. Для оценки точности определения координат приведем таблицу количества усреднений для различного количества n BПj.

Из таблицы видно, что в отличие от прототипа оценки среднего линейного и среднеквадратического отклонения вычисляемых координат могут быть существенно улучшены. Среднее линейное отклонение снижается в М раз, а среднеквадратическое отклонение в раз. Например, при n = 12 точность среднего линейного отклонения повышают в 4083 раз, а среднеквадратического отклонения - примерно в 64 раза, чем при однократном вычислении в прототипе.

Итак, алгоритмически предусматривается выполнение следующих операций: ПТ(x_i,y_i,z_i).

1. Ha РКП многократно измеряют напряженность поля искомого ИРИ и пеленг на него, применяя РКП с логопериодической поворотной антенной системой (ЛПАС).

2. Вычисляют среднеквадратическое отклонение азимута.

3. Задают координаты местоположения n виртуальных постов ВПj(x_j,y_j,z_j) на расстоянии нескольких угловых минут от РКП вокруг азимутального луча с РКП (x_o,y_o,z_o) на ИРИ в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ, увеличивая расстояния между ВП и приближая их местоположения (МП ВП) к лучу от РКП на ИРИ по мере удаления от РКП.

4. Составляют перечень из q базовых РЭС по базе данных используемого РКП, находящихся в том же секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ. РКП (x_o,y_o,z_o) и ВПj(x_j,y_j,z_j)

5. Вычисляют по специализированной программе напряженность поля, создаваемую в месте расположения n ВПj(x_j,y_j,z_j) и РКП (x_o,y_o,z_o) каждым из q базовых РЭС согласно их перечню.

6. Выбирают какой-либо численный метод определения координат местоположения ИРИ (базовых РЭС или искомого источника): метод последовательного приближения, дихотомический (описанный выше), или метод наискорейшего спуска, или любой другой.

7. Задают предельные координаты местоположения ПТ(x_i,y_i,z_i).

8. Создают для базовых РЭС согласно их перечню наборы ФРНО, используя базу данных, а в качестве напряженности поля на РКП и BПj - значения, полученные в п. 5, наборы и поднаборы мультипликативных функций, четные и нечетные функционалы.

9. Решают полученные функционалы выбранным численным методом, переопределяя тем самым координаты местоположения каждого из q базовых РЭС.

10. Получают по переопределенным координатам базовых РЭС калибровочные характеристики каждой пары РКП/ВПj по долготе (КХД), широте (КХШ) и высоте (КХВ) как зависимости разности вычисленных и истинных координат q базовых РЭС от вычисленных координат.

11. Устанавливают корреляционную зависимость между вычисленными напряженностями поля в точках размещения РКП и каждого из BПj, используя результаты п. 5.

12. По измеренной на РКП напряженности поля искомого ИРИ и корреляционным зависимостям (КЗН) пар РКП/BПj определяют напряженность поля на каждом из BПj.

13. Создают для искомого ИРИ наборы ФРНО, используя в качестве напряженности поля на РКП и ВП значения, полученные в п. 1 и п. 12, наборы и поднаборы мультипликативных функций, четные и нечетные функционалы.

14. Решают эти функционалы численным способом аналогично переопределению координат базовых РЭС, то есть вычисляют в соответствии с выбранным методом координаты местоположения ПТ до достижения функционалами точек экстремума.

15. Найденные координаты всех точек экстремумов М_чт или перегиба M_чт мультипликативных функций по всем М_чт и М_нчт сочетаниям корректируют по калибровочным характеристикам пар РКП/BПj).

16. Откалиброванные координаты местоположения искомого ИРИ усредняют по всем М = М_чт+М_нчт сочетаниям мультипликативных функций и фиксируют как окончательные координаты местоположения искомого источника радиоизлучения.

В заявляемом способе по сравнению с прототипом устранены многопостовость, многопозиционность, необходимость в средствах связи, сняты искусственные ограничения в количестве сочетаний мультипликативных функций. А введение процедуры калибровки способа и возможность существенного увеличения статистики для усреднений позволяет получать КМПИРИ с большей точностью.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги и наиболее близкий из них - прототип, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемого способа определения координат местоположения ИРИ, отсутствуют и, следовательно, заявляемый способ 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".

Источники информации

1. Сборник материалов курсов повышения квалификации специалистов радиочастотных центров федеральных округов. Книга 2 - СПб.: СПбГУТ. 2003.

2. Липатников В.А., Соломатин А.И., Терентьев А.В. Радиопеленгация. Теория и практика. СПб. ВАС, 2006 г. - 356 с.

3. Разностно-дальномерный способ пеленгования источника радиоизлучения. Патент РФ №2325666, С2. Авторы: Сайбель А.Г., Сидоров П.А.

4. Разнесенный разностно-дальномерный пеленгатор. Патент РФ №2382378, С1. Авторы: Ивасенко А.В., Сайбель А.Г., Хохлов П.Ю.

5. Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения. Патент РФ №2458358, С1. Авторы: Верба В.С., Гандурин В.А., Косогор А.А., Меркулов В.И., Миляков Д.А., Тетеруков А.Г., Чернов В.С.

6. Способ определения координат источника радиоизлучения и радиолокационная станция для его реализации. Патент РФ 2217773 С1. Авторы: Беляев Б.Г., Голубев Г.Н., Жибинов В.А., Кисляков В.И., Лужных С.Н.

7. Способ местоопределения источников радиоизлучений. Патент РФ №2248584 С2. Авторы: Лузинов В.А. (RU), Устинов К.В. (RU)

8. Мультипликативный разностно-относительный способ стационарно-мобильного определения координат местоположения источников радиоизлучений. Патент РФ №2558637 С2. Авторы: Логинов Ю.И., (RU), Екимов О.Б., (RU), Антипин Б.M., (RU), Гриценко А.А., (RU), Портнаго Л.Б. (RU).

9. Проектирование и анализ радиосетей. Описание и инструкция по эксплуатации. Ярославль, 2009.

10. А.Н. Колмогоров, С.В. Фомин. Элементы теории функций и функционального анализа. – М.: Наука. 1976 г.

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы). Техническим результатом является определение КМПИРИ одним постом радиоконтроля (РКП). В основе способа лежит корреляционный принцип, заключающийся в многократном измерении напряженности поля искомого ИРИ и пеленга на него, применяя РКП с логопериодической поворотной антенной системой (ЛПАС) и вычислении среднеквадратического отклонения азимута, а также задании координат местоположения n виртуальных постов (ВП) на расстоянии нескольких угловых минут от РКП, вокруг азимутального луча с РКП на ИРИ в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ, увеличивая расстояния между ВП и приближая их местоположения (МП ВП) к лучу от РКП на ИРИ, по мере удаления от РКП. Осуществляют калибровку - для этого составляют перечень из q базовых РЭС по базе данных используемого РКП, находящихся в том же секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ, и вычисляют напряженность поля, создаваемую в месте расположения n ВП и РКП каждым из q базовых РЭС, согласно их перечню. Выбирают соответствующий численный метод определения координат местоположения ИРИ (базовых РЭС или искомого источника). Откалиброванные координаты местоположения искомого ИРИ усредняют по всем сочетаниям мультипликативных функций и фиксируют как окончательные координаты местоположения искомого источника радиоизлучения. 5 ил., 1 табл.

Однопозиционный мультипликативный разностно-относительный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения, основанный на измерении параметров искомого источника радиоизлучений (ИРИ) на одном радиоконтрольном посту (РКП) и вычислении тех же параметров в точках, местоположение которых полагается известным, отличающийся тем, что многократно измеряют напряженность поля искомого ИРИ и пеленг на него, применяя РКП с логопериодической поворотной антенной системой (ЛПАС), вычисляют среднеквадратическое отклонение азимута от среднего, задают координаты местоположения n виртуальных постов (ВП) на расстоянии нескольких угловых минут от РКП вокруг азимутального луча с РКП на ИРИ в секторе утроенного среднеквадратического отклонения азимута на ИРИ от его среднего значения, увеличивая расстояния между ВП и приближая их местоположения (МП ВП) к лучу от РКП на ИРИ, по мере удаления от РКП составляют перечень из q базовых радиоэлектронных средств (q БРЭС), представляющих собой источники радиоизлучения, согласно базе данных находящиеся в зоне электромагнитной доступности используемого РКП, вычисляют напряженность поля, создаваемую в месте расположения n ВП и РКП каждым из q БРЭС согласно их перечню и калибруют пары РКП/ВПj путем переопределения координат местоположения каждого из q БРЭС, для чего: задают координаты пробной точки ПТ (x_i, y_i, z_i), как точки возможного местоположения БРЭС и по заданным координатам РКП (x_o, y_o, z_o) и BПj (x_j, y_j, z_j) создают набор из n функций f_oj=(α_oj-β_jo) разностей независимых отношений (ФРНО) - отношения расстояния

от РКП до i-го положения ПТ к расстоянию от ВПj того же положения ПТ и вычисленных обратных отношений напряженностей поля в точке расположения ВПj к напряженности на РКП, составляют набор из мультипликативных функций из ФРНО , представляющий сумму произведений ФРНО от двух до n, получают поднаборы первых частных производных четных функций по каждой из искомых координат ИРИ в виде , , и поднаборы вторых частных производных , , , нечетных мультипликативных функций из набора F_oj, представляющие функционалы по каждой из искомых координат ИРИ, решают эти функционалы численным способом, изменяя значение каждой из координат ПТ при неизменных значениях ее двух других, и находят точки экстремумов функционалов как переопределенные координаты базовых РЭС, а затем получают по этим координатам калибровочные характеристики для каждой пары РКП/ВПj по долготе (КХД), широте (КХШ) и высоте (КХВ) как зависимости разности вычисленных и истинных координат q базовых РЭС от вычисленных координат, устанавливают корреляционную зависимость по напряженности поля (КЗН) между МП РКП и МП ВПj, определяют по среднему значению измеренной на РКП напряженности искомого ИРИ и КЗН соответствующего ВПj величину напряженности поля искомого ИРИ на каждом ВПj, создают для искомого ИРИ наборы ФРНО, наборы и поднаборы мультипликативных функций, четные и нечетные функционалы и решают их аналогично переопределению координат базовых РЭС, определяя координаты местоположения ПТ (x_i, y_i, z_i), соответствующие точкам экстремумов функционалов как точкам с координатами местоположения искомого ИРИ, корректируют их по соответствующим КХ и фиксируют уже как окончательные координаты местоположения искомого ИРИ.