Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов Российский патент 2019 года по МПК G01S11/10 

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения координат, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО) - искусственных спутников Земли, кораблей, самолетов, беспилотных летательных аппаратов.

Пассивные радиолокационные системы (РЛС) используют для измерения параметров движения РИО по излучениям их бортовых радиопередающих устройств. Эти РЛС имеют меньшую сложность и меньшую стоимость, чем активные РЛС, из-за отсутствия радиопередающей части. Они обладают высокой скрытностью, что существенно затрудняет определение их дислокации и характеристик. Для определения местоположения и траекторий движения РИО пассивными методами [1 - Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Под ред. проф. Р.П. Быстрова и проф. А.В. Соколова. М: Радиотехника. 2008. 320 с.] обычно применяют несколько разнесенных станций, объединенных с помощью ретрансляторов данных в многопозиционную систему. Но такая система, по сравнению с однопозиционной, имеет больший объем аппаратуры, повышенную сложность и стоимость.

Однопозиционная локация до недавнего времени не обеспечивала определение наклонных дальностей, скоростей и траекторий перемещающихся в пространстве РИО за счет измерения их угловых координат (УК) и параметров излучаемых сигналов. Поэтому поиск способов и создание устройств обзорной пассивной однопозиционной локации, обеспечивающих определение этих параметров с достаточной для практики точностью, являются актуальными.

Однопозиционные пассивные РЛС должны определять УК лоцируемых объектов с высокой точностью и за достаточно малое время, так как эти объекты могут перемещаться с большими (в том числе гиперзвуковыми) скоростями и двигаться по сложным непредсказуемым траекториям, причем закон их движения может содержать знакопеременные производные высоких порядков. Лучшей основой для достижения высокой точности определения УК лоцируемых объектов считается' широко применяемый в радиолокации и радиопеленгации моноимпульсный метод [2 - Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М: Радио и связь, 1984. 312 с., стр. 6]. УК РИО определяются путем измерения направления прихода принимаемых сигналов относительно известного равносигнального направления (РСН).

Пути достижения высокой точности определения УК и достаточного быстродействия обзорного амплитудного моноимпульсного пеленгатора обоснованы в [3 - Патент 2583849, РФ. Способ цифровой обработки сигналов при обзорной моноимпульсной амплитудной суммарно-разностной пеленгации с использованием антенной решетки (варианты) и обзорный моноимпульсный амплитудный суммарно-разностный пеленгатор с использованием антенной решетки и цифровой обработки сигналов / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 13.04.2015, опубликован 10.05.2016]. В этой работе выбором вида весовой функции на раскрыве антенны и угла разноса диаграмм направленности (ДН) обеспечена пеленгационная характеристика (ПХ), практически линейная на всей ширине моноимпульсной группы лучей (МГЛ). После приема сигналов РИО и их аналого-цифрового преобразования (АЦП) используется прямоотсчетный метод, позволяющий использовать быстрый прямой и легко реализуемый (решение линейного уравнения) расчет УК с ошибкой не более 1/100 ширины ДН по уровню половинной мощности при низком уровне боковых лепестков (ниже минус 40 дБ) и приемлемом использовании поверхности антенны. Высокая линейность ПХ на всей ширине МГЛ, обеспечивающая быстрое и точное определение УК объекта без использования итерационного алгоритма, значительно сокращает время обзора пространства и увеличивает число объектов, контролируемых без перемещений РСН и повторных зондирований. Однако при этом не производится селекция лоцируемых объектов по скорости движения и не определяются их траектории в пространстве.

Известен способ измерения с одной позиции угловой скорости объекта [4 - Алпатов Б.А., Балашов О.Е. Измерение скорости объекта в системах автоматического сопровождения объектов // Вестник РГРТУ. Рязань. 2014. №4 (выпуск 50). С. 5-10]. В нем на основании угловых измерений определяют условную скорость объекта, пропорциональную, с постоянным коэффициентом, его реальной скорости, в предположении, что объект движется в пространстве равномерно и прямолинейно. При этом УК объекта измеряют в временных моментах, отстоящих друг от друга на равные интервалы Т, затем из множества возможных (условных) параллельных траекторий движения, соответствующих измеренным УК, выбирают одну условную, на которой точки А, В и С равноудалены по времени на равные интервалы 0,5 NT, определяют проекции координат точек А, В, С в зависимости (функциональной) от соответствующих проекций линейной скорости, и наконец, задавшись значениями координат точки С, определяют значения проекций V_x, V_y, V_z текущей линейной скорости объекта, а также саму условную линейную скорость и экстраполированные значения УК. Однако в [4] не определяются истинные координаты, скорости и траектории движения РИО в пространстве.

Аналогом предлагаемого способа является [5 - Патент 2617830, РФ. Способ пассивной однопозиционной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающегося в пространстве радиоизлучающего объекта и радиолокационная система для реализации этого способа / Джиоев А.Л., Омельчук И.С., Тюрин Д.А., Фоминченко Г.Л., Фоминченко Г.Г., Яковленко В.В. Заявлен 11.04.2016, опубликован 28.04.2017]. В нем во время приема констатируют обнаружение сигнала РИО и определяют его параметры - ширину спектра, среднюю частоту спектра сигнала и вид модуляции. Осуществляют автосопровождение выбранного объекта по угловым координатам, измеряют и запоминают значения отсчетов угловых координат (азимута β и угла места ε), а также текущего времени, соответствующего этим отсчетам. Затем восстанавливают, зная вид модуляции, несущую частоту ƒ_H принятого сигнала, формируют в моменты времени t_i и запоминают значения ее отсчетов. Далее вычисляют приращения УК и доплеровских сдвигов частоты принимаемых сигналов на интервалах Δt_k,n, достаточно малых для справедливости предположения о равномерности и прямолинейности движения РИО со скоростью V на постоянной высоте Н. После этого определяют горизонтальные составляющие приращений доплеровских сдвигов частоты, находят эти приращения и вычисляют величину их отношения

для нахождения величины угла α между вектором скорости и горизонтальной дальностью. Далее определяют текущее значение курсового угла q_k=β_k+α и модуль горизонтальной скорости V_г=V, а затем - расстояние S₄,₀, пройденное объектом за интервал времени Δt₄,₀. Затем находят радиус R окружности, проходящей через начало координат, хордой которой является расстояние S_4,0, находят центр О' этой окружности, фиксируя точку на конце луча длиной R, проведенного из начала координат 0 под углом β_Ц=β₀+q₄-90°, рассчитывают дальности d₀ и d₄, используя соотношение в виде и определяют координаты РИО в моменты времени t₀ и t₄ как точки пересечения окружности с центром О' и лучей длиной d₀ и d₄, проведенных из начала координат под углами β₀ и β₄.

Однако аналог [5] не лишен недостатков, к которым следует отнести:

1. Невозможность измерения дальностей, направлений и скоростей перемещения в пространстве, а также траекторий РИО в случаях их движения с переменной высотой полета, то есть с произвольными углами пикирования (кабрирования).

2. Необходимость использования двух алгоритмов функционирования с ограниченной областью применимости каждого из них:

- первого, применимого в случае изменений азимута и угла места РИО при его приближении (удалении) относительно РЛС,

- второго, применимого только при постоянном азимуте объекта.

3. Использование следящего режима работы РЛС, что, по сравнению с обзорным режимом, снижает ее производительность и число контролируемых объектов.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является [6 - Патент 2557808, РФ. Способ определения наклонной дальности до движущейся цели пассивным моностатическим пеленгатором / Борисов Е.Г., Мартемьянов И.С. Заявлен 9.04.2014, опубликован 27.07.2015], принятый за прототип. В нем совместно обрабатывают два последовательных во времени измерения пеленгов (углов азимута β₁ и β₂) и мощностей Р_С1 и Р_С2 сигналов для моментов измерений t₁ и t₂. Учитывая, что базовая точка измерения соответствует геометрическому центру угломерной системы, а линия Ц₁Ц_N (траектория движения цели) соответствует точкам Ц₁ и Ц₂ измерения пеленга цели в моменты времени t₁ и t₂, в предположении, что цель движется прямолинейно, на основании полученных значений P_C1 и Р_С2 вычисляют величину Производят два последовательных измерения частот ƒ₁ и ƒ₂ принятых сигналов в моменты времени t₁ и t₂ соответственно, и на основании этих измерений определяют величину далее на основании измеренных углов азимута β₁ и β₂ определяют Δβ₂₁=β₂-β₁. После этого вычисляют дальность до цели по формуле

где с - скорость распространения электромагнитных волн;

Т=Δt₁₂.

Точностные характеристики прототипа [6] определяются ошибками измерения угловых координат РИО, несущих частот и мощностей излучаемых им сигналов. При предельно возможных точностях измерений углов и частот погрешность определения наклонной дальности зависит от ее значения и находится в пределах 5-35%, что не всегда приемлемо. Кроме того, в реальных условиях объекты наблюдения обычно излучают модулированные сигналы с подавленной несущей, что не позволяет применять способ [6]. Наконец, при использовании способа [6] измеряется мощность принимаемых сигналов, а она подвержена флюктуациям, которые вызываются интерференцией колебаний, переотраженных элементами конструкции объекта, изменениями условий распространения и переотражениями от местных предметов. Величина этих флюктуаций может достигать 10-15 дБ; погрешность измерения дальности по способу [6] при коэффициенте флюктуаций, равном 6 дБ, составляет 5%, а при коэффициенте флюктуаций, равном 12 дБ, достигает 250%, то есть способ становится неработоспособным.

Таким образом, недостатками прототипа [6] являются:

1. Большая погрешность измерения дальности при предельно возможных точностях измерений первичных параметров.

2. Невозможность измерения дальности в случае использования в качестве сигналов сложных модулированных излучений.

3. Необходимость измерения мощности принимаемых сигналов, которая подвержена флюктуациям, величина которых может достигать 10-15 дБ; при этом погрешность измерения дальности при коэффициенте флюктуаций, равном 6 дБ, составляет 5%, а при коэффициенте флюктуаций, равном 12 дБ, достигает 250%, то есть способ становится неработоспособным.

Изобретений, решающих упомянутые проблемы методами пассивной однопозиционной локации перемещающегося в пространстве по произвольным траекториям РИО, авторы заявляемого способа в технической литературе не обнаружили.

Техническая проблема, на решение которой направлен предлагаемый способ: определение координат, направлений и скоростей движения, а также построение траекторий всей совокупности РИО, движущихся в пространстве по произвольным направлениям равномерно и прямолинейно со всеми возможными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования).

Для решения этой технической проблемы предлагается способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации (УДЛ) перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов, при котором:

применяют для приема радиосигналов цифровую антенную решетку (ЦАР) или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов,

формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и пеленгационные характеристики с рабочими зонами Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места, линейные на всей ширине МГЛ за счет специально выбранных углов смещения лучей β_см и ε_см,

разбивают заданную область обзора пространства на участки размером Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление МГЛ в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области,

принимают сигналы радиоизлучающих объектов в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции,

описывают пространственное положение РИО, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута β_Т и угла места ε_Т), векторов наклонных дальностей D_T, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γ_k между векторами скоростей и наклонных дальностей,

измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов β_m, ε_m угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как

β_m=β_PCH+Δβ_m, ε_m=ε_PCH+Δε_m,

где

и - сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов длят m-го объекта;

и - значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам

β, ε при выбранных значениях смещений β_см и ε_см лучей от равносигнальных направлений,

селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения,

сглаживают, для снижения шума, значения измеренных угловых координат каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей где - номер наблюдаемого объекта,

формируют для приема сигналов избранных объектов N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об угловых координатах сопровождаемых радиоизлучающих объектов,

параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы радиоизлучающих объектов, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒ_Hn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей

интерполируют усредненные угловые зависимости а также усредненную зависимость получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒ_H (t), причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов.

Согласно изобретению, в заявленном способе:

используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A₁A_k, образованные лучами OA_k, участками A₁A_k траекторий, где А₁, А₂, … A_k, … А_К - точки на траектории движения РИО, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t₁, t₂, … t_K, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале 0 системы координат Oxyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей D_T совпадают с длиной лучей OA_k, векторы скоростей V направлены вдоль участков A₁A_k траекторий, углы между лучами OA_k и отрезками A₁A_k являются курсовыми углами γ_k, а в качестве аналогов УК объектов используют углы c_k,1 между векторами наклонных дальностей 0А₁ и текущими значениями наклонных дальностей 0A_k, вычисляют величины углов c_k,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβ_k,1, Δε_k,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δt_k,1=t_k-t_l, в соответствии с формулой

где - номера точек А₁, А₂, … A_k на траектории объекта в моменты времени t=t₂, t₃, … t_k;

Δβ_k,i=(β_k-β₁)⋅cos[min(ε_k, ε₁)];

Δε_k,1=ε_k-ε₁;

β_k=β(t_k)

ε_k=ε(t_k),

извлекают из зависимости ƒ_H(t) в моменты времени t₁, t₂, … t_k значения ƒ_Hk, вследствие эффекта Доплера равные

где ƒ_H0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;

ƒ_Дk - доплеровский сдвиг несущей частоты;

λ - длина волны сигнала объекта,

и определяют их приращения на интервалах Δt_2,1 и Δt_3,1, равные

вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ₁, решая которое определяют его предварительное значение

где

и предварительное значение модуля вектора скорости объекта

где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн,

рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, как

вычисляют уточненное значение ƒ_H0 несущей частоты сигнала РИО, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒ_k,k-1=ƒ_k-ƒ_k-1 и

определяют в моменты времени t_k и запоминают совместно со значениями углов c_k+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒ_Дk=ƒ_k-ƒ_H0 объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒ_Д1 и ƒ_Д2, а также угла с_2,1,

вычисляют отношение доплеровских сдвигов

и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ₁, решая которое определяют значение

повторяют расчеты значения ctg γ₁ для Р моментов времени t_k и определяют

где k=2, 3, … Р, …, K,

вычисляют усредненное значение величины

а также усредненное значение пространственного курсового угла

и текущие значения курсовых углов

определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла , величину модуля скорости радиоизлучающего объекта как

и длину пути, пройденного объектом между точками траектории A₁ и A_k

где k=2, 3, …, K,

определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A₁A_k лучей, исходящих из начала координат под углами c_k,1 относительно луча 0А₁, и окружностей с центрами хордами которых являются отрезки пути S_k,1, а радиусы равны

фиксируют центры упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной R_k, проведенных из начала координат под углами ψ_k относительно луча 0А₁ и равных

вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А₁

значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках A_k траектории

а также значения модуля скорости радиоизлучающего объекта при нахождении его в точках A_k траектории

осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения,

определяют величину разности |V|_k-|V|₁=Δ|V|_k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значением

в случае, когда Δ|V|_k,1>|V|_n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.

Техническим результатом, достигаемым в результате создания предлагаемого изобретения, является возможность однопозиционного измерения направлений, скоростей и траекторий движения РИО, перемещающихся в пространстве равномерно прямолинейно в пределах контролируемого сектора с произвольными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования).

Предлагаемое изобретение не известно в современной радиотехнике, а также не известны источники информации, содержащие сведения об аналогичных технических решениях, имеющих признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, а также имеющих свойства, совпадающие со свойствами заявляемого решения, поэтому можно считать, что оно обладает существенными отличиями, вытекает из них неочевидным образом и, следовательно, соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Сущность изобретения поясняется следующими фигурами:

фигура 1 - геометрии задачи в пространстве с использованием сферической системы координат;

фигура 2 - геометрии задачи на вспомогательной наклонной плоскости;

фигура 3 - схема электрическая структурная системы, реализующей предложенный способ;

фигура 4 - графики зависимостей погрешности определения пространственного курсового угла от величины этого угла;

фигура 5 - графики зависимостей погрешности определения скорости РИО от величины пространственного курсового угла;

фигура 6 - графики зависимостей погрешности определения наклонной дальности от величины угла на наклонных плоскостях 0A₁A_k.

При реализации предложенного способа выполняется следующая последовательность операций.

1. Применяют для приема радиосигналов ЦАР или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов.

2. Формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию W(x, у) Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и ПХ с рабочими зонами Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места, линейные на всей ширине моноимпульсной группы лучей за счет специально выбранных в соответствии с методом, изложенным в [3], углов смещения лучей β_см и ε_см.

3. Разбивают заданную область обзора пространства (телесный угол) на участки размером Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места и, последовательно устанавливая РСН моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области.

4. Принимают сигналы РИО в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции.

5. Описывают пространственное положение РИО, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута β_Т и угла места ε_Т), векторов наклонных дальностей D_T, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γ_k между векторами скоростей и векторами наклонных дальностей (фиг. 1).

6. Измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов β_m, ε_m угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как

где

- сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов для m-го объекта;

- значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях смещений β_см и ε_см лучей от равносигнальных направлений.

7. Селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения.

8. Сглаживают значения измеренных УК каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей где - номер наблюдаемого объекта.

9. Для приема сигналов избранных объектов формируют в пространстве дополнительно N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об УК сопровождаемых РИО.

10. Параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы РИО, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒ_Hn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей

11. Интерполируют усредненные угловые зависимости а также усредненную зависимость получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒ_H(t) причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов.

12. Используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A₁A_k, образованные лучами OA_k, участками A₁A_k траекторий, где А₁, А₂, … A_k, … А_К - точки на траектории движения РИО, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t₁, t₂, … t_K, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале 0 системы координат 0xyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей D_T совпадают с длиной лучей OA_k, векторы скоростей V направлены вдоль участков A₁A_k траекторий, углы между лучами OA_k и отрезками A₁A_k являются курсовыми углами γ_k, а в качестве аналогов УК объектов используют углы c_k,1 между векторами наклонных дальностей 0A₁ и текущими значениями наклонных дальностей 0A_k (фиг. 2).

13. Вычисляют величины углов c_k,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβ_k,1, Δε_k,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δt_k,1=t_k-t₁, в соответствии с формулой

где - номера точек А₁, А₂, … A_k на траектории объекта в моменты времени t=t₂, t₃, … t_k,

Δβ_k,1=(β_k-β₁)⋅cos[min(ε_k, ε₁)];

Δε_k,1=ε_k-ε₁;

β_k=β(t_k);

ε_k=ε(t_k).

14. Извлекают из зависимости ƒ_H(t) в моменты времени t1, t₂, … t_k значения ƒ_Hk, вследствие эффекта Доплера равные

где ƒ_H0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;

ƒ_Дk - доплеровский сдвиг несущей частоты;

λ - длина волны сигнала объекта,

и определяют их приращения на интервалах Δt_2,1 и Δt_3,1, равные

15. Вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ₁, решая которое определяют его предварительное значение

где

и предварительное значение модуля вектора скорости объекта

где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн.

16. Рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, как

17. Вычисляют уточненное значение ƒ_H0 несущей частоты сигнала РИО, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒ_k,_k-1=ƒ_k-ƒ_k-1 и

18. Определяют в моменты времени t_k и запоминают совместно со значениями углов c_k+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒ_Дк=ƒ_k-ƒ_H0 радиоизлучающего объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒ_Д1 и ƒ_Д2, а также угла с_2,1.

19. Вычисляют отношение доплеровских сдвигов

и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ₁, решая которое определяют значение

20. Повторяют расчеты ctg γ₁ для Р моментов времени t_k и определяют

где k=2, 3, … Р, … K,

вычисляют усредненное значение величины

а также усредненное значение пространственного курсового угла

и текущие значения курсовых углов

21. Определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла величину модуля скорости РИО как

и длину пути, пройденного объектом между точками траектории А₁ и A_k

где k=2, 3, … K.

22. Определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A₁A_k лучей, исходящих из начала координат под углами c_k,1 относительно луча 0А₁, и окружностей с центрами хордами которых являются отрезки пути S_k,1, а радиусы равны

и фиксируют центры упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной R_k, проведенных из начала координат под углами ψ_k относительно луча 0А₁ (фиг. 2), равных

23. Вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А₁

значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках A_k траектории

а также значения модуля скорости РИО при нахождении его в точках A_k траектории

24. Осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения.

25. Определяют величину разности |V|_k-|V|₁=Δ|V|_k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значением

26. В случае, когда Δ|V|_k,1>|V|_n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.

После этого осуществляют построение траектории РИО в пространстве на всем интервале наблюдения, используя измеренные и рассчитанные значения УК, дальности, скорости и курсовых углов, при необходимости осуществляя пересчет координат в цилиндрическую или декартовую систему.

Так как вышеприведенные операции угломерно-доплеровского способа локации реализуются в процессе перемещения РИО относительно неподвижного пассивного измерителя, то этот способ является инверсно-кинематическим, величина пути S_k,1 - псевдобазой, а лучи 0A_k и окружности с центрами - линиями положения.

Примером реализации предложенного способа является пассивная однопозиционная угломерно-доплеровская РЛС, структурная схема которой приведена на фиг. 3, где приняты следующие обозначения:

1 - антенное полотно цифровой антенной решетки (АП ЦАР), каналы которого содержат антенные элементы, малошумящие усилители (МШУ) и АЦП;

2 - блок умножителей и маршрутизатор потока данных (БУМПД);

3 - диаграммообразующее устройство пеленгатора (ДОУ Пл);

4 - блок обнаружения и измерения параметров сигналов (БОИПС);

5 - устройство управления (УУ);

6 - устройство запоминания отсчетов весовой функции (УЗОВФ);

7 - вычислитель пеленгационной характеристики (ВПХ);

8 - вычислитель оптимального угла смещения максимумов ДН от РСН и коэффициентов разложения функции, описывающей ПХ (ВУСКР);

9₁, …, 9_N - блоки автосопровождения по угловым координатам (БАСУК);

10₁, …, 10_N - диаграммообразующие устройства каналов приема сигналов (ДОУ Пр);

11₁, …, 11_N - устройства приема и восстановления несущих частот (УПВН);

12₁, …, 12_N - вычислители приращений несущих частот (ВПНЧ);

13₁, …, 13_N - вычислители углов на наклонных плоскостях (ВУНП);

14 - устройство синхронизации (УС);

15₁, … 15_N - вычислители оценочных значений курсовых углов, скоростей и несущих частот (ВОКУСНЧ);

16₁, …, 16_N - вычислители уточненных значений несущих частот (ВУЗНЧ);

17₁, …, 17_N - вычислители доплеровских сдвигов несущих частот (ВДСНЧ);

18₁, …, 18_N - вычислители усредненных значений курсовых углов (ВУЗКУ);

19₁, … 19_N - вычислители скоростей и наклонных дальностей (ВСД);

20 - построитель траекторий (ПТ).

Здесь использованы сокращения: ВМ - вид модуляции, ИД - исходные данные, КУ - команда управления, ПД - поток данных, СУ - сигнал управления, Тр - траектории, УК -угловые координаты.

Пассивная однопозиционная угломерно-доплеровская РЛС содержит (фиг. 2) АП ЦАР 1, в которое входят антенные элементы, МШУ и АЦП, и соединенный с ним линиями передачи 1…G БУМПД 2. Первый выход БУМПД 2 подключен к ДОУ Пл 3 (вход ПД), первый (суммарный) выход которого соединен со входом БОИПС 4, выход которого подключен к первому входу УУ 5. К шестому входу УУ 5 подключен первый выход УЗОВФ 6, подключенный также к первому входу ВПХ 7. Одиннадцатый выход УУ 5 соединен со входом УЗОВФ 6, а двенадцатый выход - с третьим входом ВПХ 7. Второй выход УЗОВФ 6 соединен со вторым входом ВПХ 7, выход которого соединен со входом ВУСКР 8, а выход ВУСКР 8 подключен к седьмому входу УУ 5.

Второй выход ДОУ Пл 3 (разностный) соединен со вторым входом УУ 5, шестой и седьмой выходы которого подключены ко входам соответственно БАСУК 9_N и БАСУК 9₁. Первый выход УУ 5 соединен с отдельным управляющим входом БУМПД 2, а второй и третий выходы УУ 5 - соответственно с первым и вторым отдельными входами ДОУ Пл 3. Четвертый выход УУ 5 подключен к отдельному входу ДОУ Пр 10_N, а десятый выход УУ 5 - к отдельному входу ДОУ Пр 10₁. Входы ПД устройств от ДОУ Пр 10₁ по ДОУ Пр 10_N соединены соответственно с выходами от второго по N-го БУМПД 2, а выходы ДОУ Пр 10₁ и ДОУ Пр 10_N - с первыми входами соответственно УПВН 11₁ и УПВН 11_N, ко вторым входам которых подключен пятый выход УУ 5.

Выход БАСУК 9₁ подключен к первому входу ВУНП 13₁ и третьему входу УУ 5, а выход БАСУК 9_N - к первому входу ВУНП 13_N и четвертому входу УУ 5. Восьмой выход УУ 5 соединен со входом УС 14, девятый выход УУ 5 - с третьим входом ПТ 20, а пятый вход УУ 5 - с выходом ПТ 20.

В состав РЛС введены вновь ВОКУСНЧ 15₁ … ВОКУСНЧ 15_N, ВУЗНЧ 16₁… ВУЗНЧ 16_N, ВДСНЧ 17₁ … ВДСНЧ 17_N, ВУЗКУ 18₁ … ВУЗКУ 18_N и ВСД 19₁ … ВСД 19_N.

Выход УПВН 11₁ подключен к первому входу ВПНЧ 12₁ и третьему входу ВДСНЧ 17₁, а выход УПВН 11_N - к первому входу ВПНЧ 12_N и третьему входу ВДСНЧ 17_N. Выход ВПНЧ 12₁ подключен к первому входу ВОКУСНЧ 15₁, а выход ВПНЧ 12_N - к первому входу ВОКУСНЧ 15_N. Выход ВУНП 13₁ подключен к третьему входу ВОКУСНЧ 15₁, а выход ВУНП 13_N - к третьему входу ВОКУСНЧ 15_N. Выход УС 14 соединен со вторыми входами ВПНЧ 12₁, … ВПНЧ 12_N, ВУНП 13₁ … ВУНП 13_N, ВОКУСНЧ 15₁ … ВОКУСНЧ 15_N, ВУЗНЧ 16₁ … ВУЗНЧ 16_N, ВДСНЧ 17₁… ВДСНЧ 17_N, ВУЗКУ 18₁ … ВУЗКУ 18_N, ВСД 19₁ … ВСД 19_N и ПТ 20. При этом выход ВОКУСНЧ 15₁ … ВОКУСНЧ 15_N подключен к первому входу соответственно ВУЗНЧ 16₁… ВУЗНЧ 16_N, а выход ВУЗНЧ 16₁… ВУЗНЧ 16_N - к первому входу ВДСНЧ 17₁ … ВДСНЧ 17_N и третьему входу ВСД 19₁… ВСД 19_N.

Выход ВДСНЧ 17₁ … ВДСНЧ 17_N подключен к первому входу соответственно ВУЗКУ 18₁ … ВУЗКУ 18_N, а выход ВУЗКУ 18₁ … ВУЗКУ 18_N - к первому входу ВСД 19₁ … ВСД 19_N и ПТ20 (входы 1-1 … 1-N). Выход ВСД 19₁ … ВСД 19_N также подключен к ПТ 20 (входы 1 … N).

Выходом системы является тринадцатый выход УУ 5.

РЛС работает следующим образом. После включения электропитания антенные элементы цифровой антенной решетки из состава АП ЦАР 1 принимают радиосигналы РИО, приходящие из заданной области обзора пространства (телесного угла), которые далее усиливаются, преобразуются на промежуточную частоту и подвергаются аналого-цифровому преобразованию. С выходов АП ЦАР 1 отсчеты смеси сигналов РИО и шумов поступают на входы блока умножителей и маршрутизатор потока данных БУМПД 2, где осуществляется их весовая обработка путем умножения на отсчеты функции W(x, у) Хэмминга, которые поступают в БУМПД 2 с первого выхода устройства управления УУ 5. Эти отсчеты извлекаются из УЗОВФ 6 (выход 1) по команде, поступающей в УЗОВФ 6 из УУ 5 (выход 11).

С выходов шины БУМПД 2 потоки данных поступают на диаграммообразующее устройство пеленгатора ДОУ Пл 3 и на диаграммообразующие устройства каналов приема сигналов ДОУ Пр 10₁…ДОУ Пр 10_N. В ДОУ Пл 3 формируют моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром, состоящую из двух пар смещенных на углы β_см и ε_см парциальных лучей в азимутальной и угломестной плоскостях и суммарного луча. Углы β_см и ε_см определяются путем предварительного моделирования процесса приема и обработки сигналов амплитудного суммарно-разностного пеленгатора, с использованием задаваемых параметров ЦАР, в ВПХ 7 и ВУСКР 8, откуда они поступают на седьмой вход УУ 5. После этого в ВПХ 7 и ВУСКР 8 производится расчет рабочих зон Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места, в пределах которых обеспечивается линейность пеленгационных характеристик с ошибкой, не превышающей 0,01 ширины ДН по уровню половинной мощности, и коэффициентов линейных частей разложений ПХ в ряды Маклорена.

В устройстве управления УУ 5 формируются сигналы управления СУ и наборы фазовых распределений W, использование которых позволяет с помощью ДОУ Пл 3 осуществить обзор заданной области пространства за счет последовательной установки РСН МГЛ в центры рабочих зон Δβ_ПХ и Δε_ПХ. В процессе обзора принимают сигналы РИО по суммарному каналу, и в БОИПС 4 производят спектральный анализ заданного диапазона частот, обнаружение всей совокупности М сигналов РИО и измерение в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения их параметров: значений средних частот спектра, ширины спектров и видов модуляции сигналов. В ДОУ Пл 3 для каждого из обнаруженных сигналов осуществляют определение значений отсчетов относительно РСН угловых координат Δβ_m и Δε_m путем решения линейных уравнений

и

где - сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов.

Полученные данные передают в УУ 5, где на их основе селектируют N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения, и вычисляют значения их УК в виде сумм

β_{тек n}(t_i)=β_{PCH n} +Δβ_n

ε_{тек n}(t_i)=ε_{PCH n}+Δε_n,

где - номер наблюдаемого объекта.

Полученные значения угловых координат сглаживаются в блоках автосопровождения по угловым координатам БАСУК 9₁ … БАСУК 9_N, а затем вновь поступают в УУ 5, где по их усредненным значениям формируются наборы фазовых распределений полей в раскрыве ЦАР, которые используются в диаграммообразующих устройствах каналов приема сигналов ДОУ Пр 10₁ … ДОУ Пр 10_N для формирования N одиночных ДН приема сигналов выбранных объектов. Отсчеты смеси сигналов РИО и шумов с выходов ДОУ Пр 10₁ … ДОУ Пр 10_N поступают в устройства приема и восстановления несущих частот УПВН 11₁ … УПВН 11_N, в которых осуществляют их согласованную с видом спектра фильтрацию и восстанавливают на основе известного вида модуляции, а затем фильтруют с помощью систем фазовой автоподстройки частоты их несущие частоты, образуя усредненные зависимости

Далее, считая движение сопровождаемых объектов на интервале времени Δt_k,1=t_k-t₁ равномерно-прямолинейным со всеми возможными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования), для каждого РИО в вычислителях углов на наклонных плоскостях ВУНП 13₁ … ВУНП 13_N определяются, под управлением устройства синхронизации УС 14, с использованием формулы (3), углы c_k,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβ_k,1 и Δε_k,1 равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δt_k,l=t_k-t₁, а в вычислителях приращений несущих частот ВПНЧ 12₁ … ВПНЧ 12_N - значения на тех же интервалах времени приращений несущих Δƒ_Hk,1 по формулам (5,6), обусловленные эффектом Доплера.

Результаты расчетов величин углов c_k,1 и приращений несущих Δƒ_Hk,1 поступают в ВОКУСНЧ 15₁ … ВОКУСНЧ 15_N, в которых, в соответствии с формулами (7-9), осуществляются расчеты предварительных значений курсовых углов модулей векторов скоростей |V|^П объектов и предварительных значений несущих частот сигналов РИО, находящихся в покое. С использованием значений в ВУЗНЧ 16₁ … ВУЗНЧ 16_N рассчитываются уточненные значения ƒ_H0 несущих частот сигналов РИО, находящихся в покое. В ВДСНЧ 17₁ … ВДСНЧ 17_N и ВУЗКУ 18₁ … ВУЗКУ 18_N определяются, в соответствии с формулами (10-15), величины усредненных значений пространственных курсовых углов и значения текущих курсовых углов γ_k. Далее в ВСД 19₁ … ВСД 19_N с использованием значений Δƒ_Д, определяются значения модулей скоростей |V|_k и наклонных дальностей D_k при нахождении объектов в точках A_k их траекторий, определяют величины разности |V|_k-|V|₁=Δ|V|_k,1, производят их сравнение с пороговыми значениями Δ|V|_n и в случае, когда Δ|V|_k,1>|V|_n, констатируют начало маневра объекта.

После этого в ПТ 20 осуществляют построение траекторий РИО в течение всего времени наблюдения, используя измеренные и рассчитанные значения УК, скоростей и курсовых углов, а в случае обнаружения маневра объекта осуществляют повторные расчеты по вышеприведенным формулам. Результаты выдаются потребителям через УУ 5.

Реализация предложенной РЛС на базе имеющихся заделов по созданию ЦАР и устройств цифровой обработки сигналов не встретит существенных трудностей.

Оценку точности измерения параметров движения РИО предложенным способом УДЛ в зависимости от погрешностей измерения первичных параметров - угловых координат объектов и доплеровских сдвигов частоты излучаемых ими сигналов - произведем на основании теоремы о линеаризации функции нескольких случайных аргументов, считая, что указанные погрешности подчиняются нормальному закону распределения и являются некоррелированными.

Методы цифровой обработки сигналов позволяют производить измерения их частотных и временных параметров с относительной погрешностью не хуже 10^-5…10^-7, в то время как относительные погрешности измерения УК даже при использовании антенных систем с большой апертурой находятся в пределах 10^-2…10^-4. Поэтому основной вклад в ошибки измерения параметров движения РИО вносят погрешности измерения их УК. Так как пересчеты УК РИО в углы c_k,1 на наклонной плоскости 0А₁А_К не вносят ошибок, то оценки погрешностей измерения параметров движения РИО по предложенному способу УДЛ будем искать в функциональной зависимости от углов c_k,1 на наклонной плоскости, что эквивалентно реальному расчету параметров движения объекта в пространстве.

В предложенном способе УДЛ усредненное значение пространственного курсового угла при нахождении объекта в точке А₁ (см. фиг. 1) определяется выражением (14) и составляет

в котором К-тое значение котангенса угла γ₁ связано со значениями углов c_k+1,1 на наклонной плоскости и доплеровских сдвигов частоты формулой (12), а индекс К определяет номер измерений параметров угла c_k+1,1 на наклонной плоскости и частоты ƒ_ДK+1.

В соответствии с вышеизложенными положениями величина среднеквадратического отклонения угла γ₁ от среднего значения определяется как

где - среднеквадратическая погрешность измерения угла с_К+1,1.

Выполняя операции дифференцирования и преобразования, получаем

или

При cos c_K+l,1≈1,0 формула (24) преобразуется к виду

а при числе членов ряда р≤10 и - к виду

Вычисляя частные суммы S_P членов ряда находим результирующее аналитическое выражение для определения среднеквадратического отклонения (СКО) усредненного значения курсового угла

где S_P - частные суммы членов ряда при (их величины приведены в табл. 1).

Графики зависимостей относительной СКО измерения курсового угла РИО от его величины при =0,1 град., sin с_2,1=0,1, S₁=1 и S₁₀=0,3 представлены на фиг. 4.

В предложенном способе значение модуля вектора скорости на основании (16) определено как

Используя вышеизложенную методику, получим СКО значения ошибки вычисления модуля скорости в виде

а его относительное значение

Формула (28) получена в результате подстановки в выражение (27) соотношений (17) и (26).

Графики зависимостей СКО измерения скорости РИО от величины его курсового угла при =0,1 град., sin с_2,1=0,1, S₁=1 и S₁₀=0,3 представлены на фиг. 5.

В предложенном способе текущее и экстраполированное значения наклонных дальностей между пассивной РЛС и РИО, находящегося в точках А_К, определено соотношением

В соответствии с вышеизложенной методикой среднеквадратическое значение ошибки измерения наклонных дальностей равно

а его относительное значение может быть определено формулой

Графики зависимостей относительной СКО измерения дальности в функции от величины угла c_k,1 при , равных 2 и 6 угловым минутам соответственно, представлены на фиг. 6.

В результате вышеизложенных операций получены аналитические выражения, позволяющие оценивать точностные характеристики предложенного способа пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации. Анализ этих аналитических выражений показал, что в случае высокоточных измерений доплеровских сдвигов частоты излучаемых РИО сигналов, величины относительных СКО вычисления пространственных курсовых углов и скоростей движения РИО определяются точностью измерения их угловых координат, зависят от направления движения РИО и в рабочем секторе наклонных курсовых углов (3-85) угловых градусов, при ошибках измерения угловых координат σ_k,1<2 угловых минут, не превышают относительных значений а величины относительных СКО измерения наклонных дальностей РИО - РЛС определяются величиной используемого угла c_k,1 и при его изменении в пределах (5-25) градусов не превосходят величин (0,3-1,9)×10^-2 при ошибке измерения УК менее 6 угловых минут и (1,0-6,2)×10^-3 при ошибке измерения УК менее 2 угловых минут.

Предложенный способ локации и реализующая его однопозиционная пассивная РЛС надежно функционируют в условиях приема флюктуирующих сигналов при достаточном отношении сигнал/шум (порядка 12-15 дБ), так как флюктуации влияют лишь на характеристики обнаружения и точность измерения энергетических параметров.

Реализация способа и устройства на его основе не встречает затруднений при современном уровне развития радиотехники и устройств цифровой обработки сигналов. Возможность реализации предложенного способа обеспечивает ему критерий «промышленная применимость».

Использование предложенного способа, по сравнению с прототипом, обеспечивает следующие технические эффекты:

- возможность измерения по единому алгоритму направлений движения, скоростей и траекторий РИО, перемещающихся в пространстве в произвольных направлениях с переменной высотой полета;

- работоспособность способа и устройства при приеме сложных частотно-фазомодулированных сигналов;

- возможность измерения пространственных курсовых углов и скоростей РИО с относительными погрешностями, не превышающими 5,2×10^-3, и, как следствие этого, возможность селекции объектов по совокупности параметров «угловые координаты - скорость»;

- возможность измерения наклонных дальностей РИО - РЛС с относительными погрешностями, не более (0,3-1,9)×l0^-2, что в 17 раз лучше, чем у прототипа, у которого они составляют (5-35)×10^-2.

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в системах пассивной радиолокации и радиотехнического наблюдения для однопозиционного определения скоростей, координат и траекторий перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов (РИО). Технический результат - однопозиционное измерение направлений и скоростей движения РИО, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно с переменной высотой полета, а также построение траекторий совокупности РИО, движущихся с произвольными курсовыми углами и углами пикирования (кабрирования). Технический результат достигается за счет того, что оценивают величины пространственных курсовых углов γ_k РИО на наклонных плоскостях 0A_lA_k, проходящих через участки А₁А_k траекторий, где А₁, А₂, … А_k, … А_К - точки на траектории движения РИО, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени, и лежащую вне траектории точку наблюдения, вычисляют отношение доплеровских сдвигов частот для получения уравнения относительно наклонного курсового угла γ₁, решая которое определяют текущие значения курсовых углов, величину модуля скорости РИО, длину пути, пройденного объектом между точками траектории А₁ и A_k, и значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точках A_k траектории, а также значения модуля скорости радиоизлучающего объекта при нахождении его в точках А_k. Затем осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения. 1 табл., 6 ил.

Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов, при котором применяют для приема радиосигналов цифровую антенную решетку или антенную решетку с цифровой обработкой сигналов, формируют в пространстве, используя на раскрыве антенной решетки весовую функцию Хэмминга, моноимпульсную группу лучей с общим фазовым центром и пеленгационные характеристики с рабочими зонами Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места, линейные на всей ширине моноимпульсной группы лучей за счет специально выбранных углов смещения лучей β_см и ε_см, разбивают заданную область обзора пространства на участки размером Δβ_ПХ по азимуту и Δε_ПХ по углу места и, последовательно устанавливая равносигнальное направление моноимпульсной группы лучей в центры этих участков, осуществляют обзор упомянутой области, принимают сигналы радиоизлучающих объектов в течение интервала наблюдения на каждом участке разбиения в заданном диапазоне частот, при появлении упомянутых сигналов констатируют обнаружение всей совокупности объектов в упомянутой области обзора и определяют параметры их сигналов - ширину и среднюю частоту спектра, а также вид модуляции, описывают пространственное положение радиоизлучающих объектов, перемещающихся в пространстве равномерно и прямолинейно по траекториям с произвольными углами пикирования (кабрирования), текущими значениями угловых координат (азимута β_Т и угла места ε_Т), векторов наклонных дальностей D_T, абсолютных значений векторов скорости V и величин курсовых углов γ_k между векторами скоростей и наклонных дальностей, измеряют и запоминают для каждого из обнаруженных объектов значения отсчетов β_m, ε_m угловых координат m-го объекта, вычисляемых относительно равносигнальных направлений, как

β_m=β_PCH +Δβ_m, ε_m=ε_РСН+Δε_m,

где

и - сигналы угловых рассогласований с выходов угловых дискриминаторов для m-го объекта;

и - значения коэффициентов линейных членов разложений пеленгационных характеристик в ряды Маклорена по координатам β, ε при выбранных значениях смещений β_см и ε_см лучей от равносигнальных направлений, селектируют, используя данные об измеренных параметрах сигналов и угловых координатах, N объектов (из совокупности М), избранных для автосопровождения, сглаживают значения измеренных угловых координат каждого объекта с помощью фильтров автосопровождения, представляя их в виде усредненных зависимостей где - номер наблюдаемого объекта, формируют для приема сигналов избранных объектов N одиночных лучей, наведение которых по угловым координатам осуществляется управляющими сигналами, сформированными на основании данных об угловых координатах сопровождаемых радиоизлучающих объектов, параллельно принимают по N лучам и обрабатывают сигналы радиоизлучающих объектов, восстанавливают, зная вид модуляции, несущие частоты ƒ_Hn принятых сигналов, измеряют и запоминают значения их отсчетов, сглаживают и представляют результаты в виде усредненных зависимостей интерполируют усредненные угловые зависимости и а также усредненную зависимость получая непрерывные функции β(t), ε(t) и ƒ_H(t), причем здесь и далее индекс n наблюдаемого объекта не указывается - расчет проводят для каждого из N объектов,

отличающийся тем, что используют для оценки параметров движения объектов в пространстве наклонные плоскости 0A₁A_k, образованные лучами OA_k, участками A₁A_k траекторий, где А₁, А₂, … A_k, … А_К - точки на траектории движения радиоизлучающего объекта, в которых он находится в равноотстоящие моменты времени t₁, t₂, … t_K, и лежащую вне траектории точку наблюдения, находящуюся в начале системы координат 0xyz, при этом величины модулей векторов наклонных дальностей D_T совпадают с длиной лучей OA_k, векторы скоростей V направлены вдоль участков A₁A_k траекторий, углы между лучами OA_k и отрезками A₁A_k являются курсовыми углами γ_k, а в качестве аналогов угловых координат объектов используют углы c_k,1 между векторами наклонных дальностей 0А₁ и текущими значениями наклонных дальностей 0A_k, вычисляют величины углов c_k,1, каждый из которых является гипотенузой сферического прямоугольного треугольника с катетами Δβ_k,1, Δε_k,1 и равен угловому размеру проекции на небесную сферу пути объекта за время Δt_k,l=t_k-t₁, в соответствии с формулой

где - номера точек А₁, А₂, … A_k на траектории объекта в моменты времени

t=t₂, t₃, … t_k;

Δβ_k,1=(β_k-β₁)⋅cos[min(ε_k, ε₁)];

Δε_k,1=ε_k-ε₁;

β_k=β(t_k);

ε_k=ε(t_k)

извлекают из зависимости ƒ_H(t) в моменты времени t₁, t₂, … t_k значения ƒ_Hk, вследствие эффекта Доплера равные

где ƒ_H0 - значение несущей частоты сигнала наблюдаемого объекта в состоянии покоя;

ƒ_Дk - доплеровский сдвиг несущей частоты;

λ - длина волны сигнала объекта,

и определяют их приращения на интервалах Δt_2,1 и Δt_3,1, равные

вычисляют величину отношения приращений несущей, получая уравнение относительно курсового угла γ₁, решая которое определяют его предварительное значение

где

и предварительное значение модуля вектора скорости объекта

где с=299792458 м/с - скорость распространения электромагнитных волн,

рассчитывают на основе полученных оценок предварительное значение несущей частоты сигнала объекта, условно находящегося в покое, как

вычисляют уточненное значение ƒ_H0 несущей частоты сигнала радиоизлучающего объекта, находящегося в покое, как частоту колебаний цифрового генератора, управляемого сигналом автоподстройки, формируемым в результате сравнения приращений частот Δƒ_k,k-1=ƒ_k-ƒ_k-1 и Δƒ_Дk,k-1=(ƒ_k-ƒ₀^П)-(ƒ_k-1-ƒ₀^П), определяют в моменты времени t_k и запоминают совместно со значениями углов c_k+1,k доплеровские сдвиги частот сигналов ƒ_Дk=ƒ_k-ƒ_H0 радиоизлучающего объекта, извлекают из памяти значения доплеровских сдвигов частоты ƒ_Д1 и ƒ_Д2, а также угла с_2,1, вычисляют отношение доплеровских сдвигов

и получают уравнение относительно наклонного курсового угла γ₁, решая которое определяют значение

повторяют расчеты значения ctg γ₁ для Р моментов времени t_k и определяют значения

где k=2, 3, …, Р, …, K,

вычисляют усредненное значение величины

а также усредненное значение пространственного курсового угла

и текущие значения курсовых углов определяют, используя найденное усредненное значение курсового угла величину модуля скорости радиоизлучающего объекта как

и длину пути, пройденного объектом между точками траектории А₁ и A_k

где k=2, 3, …, K,

определяют пространственное местоположение объекта точками пересечения на наклонных плоскостях 0A₁A_k лучей, исходящих из начала координат под углами c_k,1 относительно луча 0А₁, и окружностей с центрами хордами которых являются отрезки пути S_k,1, а радиусы равны

фиксируют центры упомянутых окружностей как точки на концах лучей длиной R_k, проведенных из начала координат под углами ψ_k относительно луча 0A₁ и равных

вычисляют значение наклонной дальности в случае нахождения объекта в точке А₁

значения наклонных дальностей при нахождении объекта в точках A_k траектории

а также значения модуля скорости радиоизлучающего объекта при нахождении его в точках A_k траектории

осуществляют построение траекторий объектов, используя измеренные и рассчитанные значения их угловых координат, наклонных дальностей, курсовых углов и скоростей перемещения, определяют величину разности |V|_k-|V|₁=Δ|V|_k,1 и производят сравнение полученной величины с пороговым значением

в случае, когда Δ|V|_k,1>|V|_n, констатируют начало маневра объекта, и для дальнейшего построения его траектории на следующем участке ее кусочно-линейной аппроксимации повторяют расчеты курсовых углов, скоростей и дальностей по вышеприведенным формулам.