Корреляционно-фазовый пеленгатор Российский патент 2019 года по МПК G01S3/46 

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников фазоманипулированных радиосигналов с известной структурой при наличии радиопомех.

Известен фазовый пеленгатор [1], содержащий две антенны, два усилителя высокой частоты, фазовый детектор, логарифмические видеоусилители, аналоговый сумматор, аналого-цифровые преобразователи, обнаружитель импульсных сигналов, вычислитель разности фаз, блок формирования кода мощности, блок формирования кода коррекции и цифровой сумматор, определенным образом соединенные между собой.

Известен фазовый пеленгатор [2], содержащий первый и второй антенные входы, первый и второй приемные устройства, гетеродин, первый, второй и третий преобразователи частоты, фильтр суммарной частоты, первый и второй узкополосные фильтры, фазометр.

Эти пеленгаторы используют фазовый принцип пеленгации, когда радиоволна с плоским фронтом образует на выходах антенн когерентные сигналы, разность фаз Δϕ между которыми зависит от направления а на пеленгуемый источник излучения

где d - расстояние между антеннами (база), λ - длина волны.

Недостатком этих пеленгаторов является невозможность корректного определения направления на объект при углах, приводящих к задержке принимаемых сигналов больше длительности периода несущей частоты.

Известен корреляционно-фазовый пеленгатор [3], используемый в качестве прототипа, содержащий две антенны, два высокочастотных (ВЧ) блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства, коррелятор. В этом пеленгаторе устраняется неоднозначность, вызванная периодическим характером несущей частоты сигнала, что обеспечивается демодуляторами, выделяющими низкочастотную составляющую сообщения, находящегося в принимаемом сигнале.

Общим недостатком известных фазовых пеленгаторов является отсутствие возможности использования структуры фазоманипулированного сигнала для определения направления его прихода при наличии помех.

Техническая задача настоящего изобретения заключается в определении местоположения источников фазоманипулированных сигналов с заранее известной структурой.

Технический результат достигается тем, что в корреляционно-фазовый пеленгатор, содержащий две антенны, два высокочастотных ВЧ-блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства (ЗУ), введены два согласованных фильтра, обеспечивающих на своих выходах формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащимся в них, при этом входы согласованных фильтров подключены к выходам высокочастотных блоков, а выходы - к входам демодуляторов, и измеритель задержки между максимумами взаимно-корреляционных функций, один из входов которого подключен к выходу блока сравнения спектров, а два других входа подключены соответственно к выходам запоминающих устройств.

Сущность изобретения поясняется чертежом.

На Фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого корреляционно-фазового пеленгатора.

Корреляционно-фазовый пеленгатор содержит антенны 1 и 2, согласованные фильтры 13 и 14, высокочастотные блоки 3 и 4, демодуляторы 5 и 6, спектроанализаторы 7 и 8, блок сравнения спектров 9, запоминающие устройства (ЗУ) 10 и 12, измеритель задержки 11, выход которого является информационным выходом т пеленгатора.

Антенны 1 и 2 соединены соответственно с входами высокочастотных блоков 3 и 4, выходы которых подключены к входам согласованных фильтров 13 и 14, выходы согласованных фильтров соединены соответственно с входами демодуляторов 5 и 6, выходы которых соединены соответственно со входами спектроанализаторов 7 и 8, выходы которых подключены ко входам блока 9 сравнения спектров, выход которого соединен с разрешающим входом Е измерителя задержки 11, первый информационный вход X которого соединен с выходом ЗУ 10, вход которого соединен с выходом демодулятора 5, второй информационный вход У измерителя задержки 11 соединен с выходом ЗУ 12, вход которого соединен с выходом демодулятора 6. выход измерителя задержки 11 является информационным выходом корреляционно-фазового пеленгатора.

Определение угловой координаты α источника излучения радиоволн, которым является пеленгуемый объект, осуществляется путем измерения разности времен прихода фронта волны к двум разнесенным на расстояние d приемным антеннам 1 и 2. По результатам оценки задержки τ находят искомый угол

α=arcsin(τ/d).

Работает корреляционно-фазовый пеленгатор следующим образом.

Антенны 1 и 2 принимают радиоизлучение от пеленгуемого объекта. Предполагаются априорно известными код фазовой модуляции, используемый при передаче информации от объекта, и значение несущей частоты.

Селектированные по известным несущим частотам и усиленные в высокочастотных блоках 3, 4 сигналы направляются в согласованные фильтры 13 и 14, обеспечивающие на своих выходах формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащимся в согласованных фильтрах. Взаимно-корреляционные функции поступают в демодуляторы 5, 6 для устранения высокочастотных составляющих и выделения их огибающих.

Полученные низкочастотные сигналы направляются в спектроанализаторы 7, 8 для определения их спектра за время анализа t и одновременно в ЗУ 10, 12, в которых задерживаются на время t. Далее по истечении времени анализа t результаты определения спектров направляются в блок сравнения спектров 9, назначением которого является вычисление количественного показателя, по значению которого можно было бы судить, насколько похожи спектры сигналов, полученные в результате согласованной фильтрации и демодуляции принятых пеленгатором высокочастотных сигналов. При принятии блоком 9 решения о высокой степени похожести спектров на его выходе формируется сигнал Е, разрешающий работу измерителя задержки 11.

Разрешение на работу измерителя задержки 11 выдается только в случае идентичности спектров, а идентичность спектров улучшается за счет использования согласованных фильтров. Если по результатам сравнения в блоке 9 будет установлено, что спектры демодулированных сигналов недостаточно похожи, то сигнал Е разрешения работы измерителя задержки 11 не выдается и поступающая с выходов ЗУ 10, 12 информация в измерении задержки не участвует.

Назначение измерителя задержки 11 состоит в определении относительного временного сдвига между взаимно-корреляционными функциями, поступающими на его информационные входы X, Y. Указанный временной сдвиг является оценкой т задержки, по значению которой определяют искомый угол α.

Из приведенного описания видно, что для оценки временного сдвига используются не высокочастотные сигналы, а сигналы, прошедшие корреляционную обработку с помощью согласованных фильтров, обеспечивающую выделение искомого фазоманипулированного сигнала на фоне помех в виде взаимно-корреляционных функций, и демодуляцию, устраняющую высокочастотные колебания. Благодаря этому обеспечивается повышение отношения сигнал/помеха и устранение неоднозначности определения пеленга, вызванной периодичностью высокочастотных несущих, а, следовательно, расширяется диапазон измерения угловых координат.

Литература

1. Патент №2362179 РФ, МПК G01S 3/46. Фазовый пеленгатор / Смирнов В.Н., Седунов Э.И. (РФ); ФГУП «Центральное конструкторское бюро автоматики» (РФ). - №2007144853; Заявлено 03.12.2007. Опубл. 20.07.2009, Бюл. №20, - 8 с.: 3 ил.

2. Патент 2454715 РФ, МПК G06G 7/78, G01S 3/00. Фазовый пеленгатор / Березовский В.А., Золотарев И.Д., Лапшин С.А., Привалов Д.Д. (РФ); Открытое акционерное общество «Омский научно-исследовательский институт приборостроения» (РФ). - №2011118696; Заявлено 10.05.2011. Опубл. 27.06.2012, Бюл. №18, - 6 с.: 1 ил.

3. Патент №2474835 РФ, МПК G01S 3/46. Корреляционно-фазовый пеленгатор / Чеботарев А.С., Аванесян Г.Р., Жуков А.О., Турлов 3.Т., Смирнова О.В. (РФ). - №2011139169; Заявлено 26.2009.2011. Опубл. 10.02.2013, Бюл. №4, - 7 с.: 2 ил.

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников фазоманипулированных радиосигналов с известной структурой при наличии радиопомех. Достигаемый технический результат - определение местоположения источников фазоманипулированных сигналов с заранее известной структурой. Технический результат достигается тем, что корреляционно-фазовый пеленгатор содержит две антенны, два высокочастотных блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства, измеритель задержки между максимумами взаимно-корреляционных функций и два согласованных фильтра, обеспечивающих на своих выходах формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащимся в них, при этом перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 1 ил.

Корреляционно-фазовый пеленгатор содержит две антенны, два высокочастотных блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства, антенны подключены ко входам высокочастотных блоков, выходы демодуляторов соединены соответственно со входами запоминающих устройств и спектроанализаторов, выходы спектроанализаторов подключены ко входам блока сравнения спектров, отличающийся тем, что в него дополнительно введены два согласованных фильтра, обеспечивающие формирование взаимно-корреляционных функций фазоманипулированных сигналов, и измеритель задержки, входы первого и второго согласованных фильтров соединены с соответствующими выходами первого и второго высокочастотных блоков, выходы первого и второго согласованных фильтров соединены с соответствующими входами первого и второго демодуляторов, один из входов измерителя задержки подключен к выходу блока сравнения спектров, а два других входа подключены соответственно к выходам запоминающих устройств, выходом пеленгатора является выход измерителя задержки.