ФАЗОВЫЙ СПОСОБ ПЕЛЕНГАЦИИ Российский патент 2018 года по МПК G01S3/46 

Изобретение относится к области радиолокации, радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников излучения сигналов.

Известны фазовые радиопеленгаторы и фазовые способы пеленгации (патент РФ №2311656, патент РФ №2518428, Космические радиотехнические комплексы. Под ред. Бычкова С.И. М.: Сов. радио, 1967, с. 130-138; Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы. Томск.: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002, с. 8).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является корреляционно-фазовый пеленгатор (патент РФ №2631422, 2016 г.), который и выбран в качестве прототипа. В известном изобретении сигналы от двух источников излучения - узкополосного и широкополосного принимают на пространственно разнесенные антенны с соответствующими приемниками, в каждом приемнике проводят частотную селекцию принимаемых сигналов по трем частотным каналам, по каждому частотному каналу проводят корреляционную обработку сигналов, по результатам которой вычисляют τ_y - временной сдвиг между сигналами, принятыми каждой из антенн от узкополосного источника излучения. Величину τ_y используют при вычислении угловых координат (направляющих углов) узкополосного источника излучения.

К недостаткам известного изобретения относится то, что в нем не рассмотрена задача одновременной пеленгации обоих источников излучения, т.е. задачи одновременного определения τ_y и τ_ш - временного сдвига между сигналами, принятыми каждой из антенн от широкополосного источника излучения, для дальнейшего вычисления направляющих углов на широкополосный источник излучения.

Признаки настоящего изобретения, совпадающие с признаками прототипа:

использование пространственно разнесенных антенн,

проведение в принимаемом каждой антенной сигнале частотной селекции по трем частотным каналам,

корреляционная обработка сигналов после частотной селекции,

использование результатов корреляционной обработки сигналов для вычисления временных сдвигов между сигналами.

Технической задачей настоящего изобретения - фазовый способ пеленгации является обеспечение одновременной пеленгации узкополосного и широкополосного источников излучения.

Технический результат - патентуемое изобретение обеспечивает создание фазовых пеленгаторов, реализующих одновременную пеленгацию источника излучения узкополосного и источника излучения широкополосного сигналов.

Сущность патентуемого изобретения - фазовый способ пеленгации поясняется описанием и чертежом, представленным на фиг. 1.

Структурная схема пеленгатора, реализующего предлагаемый способ пеленгации, (см. фиг. 1) содержит пространственно разнесенные на расстояние первую антенну 1 и вторую антенну 2, соединенные с первым приемником 3 и вторым приемником 4, соответственно, первый коррелятор 5, второй коррелятор 6, третий коррелятор 7 и вычислитель 8. Каждый приемник имеет три частотных канала. На входы первого коррелятора 5 поступают выходные сигналы первого частотного канала с первого 3 и второго 4 приемников. На входы второго коррелятора 6 поступают выходные сигналы второго частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. На входы третьего коррелятора 7 поступают выходные сигналы третьего частотного канала с первого приемника 3 и второго приемника 4. Выходы каждого коррелятора соединены со входами вычислителя 8, с выходов которого поступают данные о направляющих углах между направлением на источник излучения и линией соединяющей разнесенные антенны: угле θ_у - направляющем угле на узкополосный источник излучения и угле θ_ш - направляющем угле на широкополосный источник излучения.

Соотношение ширины спектра узкополосного сигнала - Δf_у и ширины спектра широкополосного сигнала - Δf_ш удовлетворяет условию Δf_ш>3Δf_у.

Сигналы источников узкополосного и широкополосного излучения принимают на пространственно разнесенные первую антенну 1 и вторую антенну 2, антенны имеют одинаковые коэффициенты передачи. Сигналы U₁ на выходе первой антенны 1 и U₂ на выходе второй антенны 2 имеют вид:

U₁=U_1у+U_1ш,

U₂=U_2у+U_2ш, где

U_1у=А_уcosω_уt - сигнал на выходе первой антенны 1 от узкополосного источника излучения,

U_1ш=А_шcosω_шt - сигнал на выходе первой антенны 1 от широкополосного источника излучения,

U_2у=А_уcosω_у(t+τ_у) - сигнал на выходе второй антенны 2 от узкополосного источника излучения,

U_2ш=А_шcosω_ш(t+τ_ш) - сигнал на выходе второй антенны 2 от широкополосного источника излучения,

А_у и А_ш - амплитуды сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,

ω_у=2πf_у и ω_ш=2πf_ш - частоты сигналов от узкополосного и широкополосного источников, соответственно,

τ_у - временной сдвиг сигнала U_1у относительно сигнала U_2у

τ_ш - временной сдвиг сигнала U_1ш относительно сигнала U_2ш.

В первом приемнике 3 и втором приемнике 4 проводят селекцию принятых сигналов по трем частотным каналам. Центральную частоту первого частотного канала ω_o выбирают равной ω₀=2πf₀, где f₀ - центральная частота узкополосного сигнала. Центральную частоту второго частотного канала выбирают равной ω₀-δω, а центральную частоту третьего частотного канала равной ω₀+δω. Во всех частотных каналах устанавливают одинаковые коэффициенты усиления и одинаковые полосы пропускания Δf. Величину Δf выбирают, исходя из известной ширины спектра узкополосного сигнала Δf_у. Величину δω со выбирают такой, чтобы полосы всех трех частотных каналов не перекрывались, исходя из условия δω₀>2πΔf_у.

После частотной селекции сигналы с первого приемника 3 и второго приемника 4 подаются на коррелятор 5, коррелятор 6 и коррелятор 7. Корреляторы имеют одинаковые коэффициенты передачи.

На коррелятор 5 подают сигналы с первого частотного канала: U₁₁ с первого приемника 3 и U₂₁ со второго приемника 4.

На коррелятор 6 подают сигналы со второго частотного канала: U₁₂ с первого приемника 3 и U₂₂ со второго приемника 4.

На коррелятор 7 подают сигналы с третьего частотного канала: U₁₃ с первого приемника 3 и U₂₃ со второго приемника 4.

На центральных частотах частотных каналов сигналы имеют вид U₁₁=А_усоsω₀t+А_шсоsω₀t, U₂₁=А_уcosω₀(t+τ_у)+А_шcosω₀(t+τ_ш) U₁₂=А_шсоs[(ω₀-δω)t], U₂₂=A_шcos[((ω₀-δω)(t+τ_ш)], U₁₃=A_шcos[(ω₀+δω)t], U₂₃=А_шcos[(ω₀+δω)(t+τ_ш].

После корреляционной обработки (перемножения и усреднения поступивших на коррелятор сигналов) на выходе коррелятора 5 получают квадратурные значения I₁, Q₁, на выходе коррелятора 6 - I₂, Q₂, на выходе коррелятора 7 - I₃, Q₃, которые связаны с τ_у и τ_ш следующими соотношениями: , , , , , .

В вычислителе 8 величины I₁, Q₁, I₂, Q₂, I₃, Q₃ измеряют и проводят вычисление значений τ_у и τ_ш.

По измеренным значениям I₁, Q₁, I₂, Q₂, I₃, Q₃ величину τ_ш вычисляют по формуле:

, где ,

а величину по τ_у формуле:

, где, , .

Направляющие углы на источники узкополосного и широкополосного сигналов вычисляют по формулам: , , где c - скорость света, - расстояние между разнесенными антеннами.

Математическое моделирование показало эффективность патентуемого фазового способа пеленгации при идентичности характеристик частотных каналов и симметричном распределении спектра широкополосного сигнала относительно центральной частоты.

Изобретение относится к области радиолокации, радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников излучения сигналов. Достигаемым техническим результатом изобретения является одновременная пеленгация источника излучения узкополосного сигнала и источника излучения широкополосного сигнала. Технический результат достигается за счет использования на каждой антенне приемников, имеющих по три частотных канала, настроенных на разные частоты. 1 ил.

Фазовый способ пеленгации, включающий создание пеленгатора, состоящего из двух пространственно разнесенных первой и второй приемных антенн, соединенных с первым и вторым приемником соответственно, первый, второй, третий корреляторы и вычислитель, каждый приемник на выходе имеет три частотных канала, с обоих приемников выходные сигналы первого частотного канала поступают на входы первого коррелятора, выходные сигналы второго частотного канала поступают на входы второго коррелятора, выходные сигналы третьего частотного канала поступают на входы третьего коррелятора, выходы каждого коррелятора соединены со входами вычислителя, отличающийся тем, что при выполнении условия Δf_ш>3Δf_y, где Δf_ш - ширина спектра широкополосного сигнала, Δf_y - ширина спектра узкополосного сигнала, центральную частоту первого частотного канала ω₀ выбирают равной ω₀=2πf₀, где f₀ - центральная частота узкополосного сигнала, центральную частоту второго частотного канала выбирают равной ω₀-δω, а центральную частоту третьего частотного канала выбирают равной ω₀+δω, где δω>2πΔf_y, во всех частотных каналах устанавливают одинаковые коэффициенты усиления и одинаковые полосы пропускания Δf, величину Δf выбирают, исходя из известной ширины спектра узкополосного сигнала Δf_y, после корреляционной обработки на выходе первого коррелятора получают квадратурные значения I₁, Q₁, на выходе второго коррелятора получают квадратурные значения I₂, Q₂, на выходе третьего коррелятора получают квадратурные значения I₃, Q₃, значения τ_y - временного сдвига узкополосных сигналов, принятых первой и второй антеннами, и τ_ш - временного сдвига широкополосных сигналов, принятых первой и второй антеннами, в вычислителе вычисляют по формулам:

, где

а величину по τ_у формуле:

, где , ,

направляющие углы на источники узкополосного и широкополосного сигналов вычисляют по формулам: , , где с - скорость света, l - расстояние между разнесенными антеннами.