Корреляционно-фазовый пеленгатор Российский патент 2020 года по МПК G01S3/46 

Изобретение относится к области радионавигации и может быть использовано для определения угловых координат источников фазоманипулированных (ФМ) радиосигналов с известными законами кодирования 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 α 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.

Технический результат настоящего изобретения заключается в определении местоположения источников фазоманипулированных сигналов с заранее известными законами кодирования при наличии радиопомех.

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 пульт управления, блок формирования кодов, два согласованных фильтра, обеспечивающих на своих выходах формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащемся в них, и измеритель задержки между максимумами взаимно-корреляционных функций, при этом выход пульта управления подключен к входу блока формирования кодов, выход которого подключен к управляющим входам согласованных фильтров, информационные входы первого и второго согласованных фильтров соединены с соответствующими выходами первого и второго ВЧ-блоков, а выходы подключены к входам демодуляторов, один из входов измерителя задержки подключен к выходу блока сравнения спектров, а два других входа подключены соответственно к выходам запоминающих устройств.

Сущность изобретения поясняется рисунком. На Фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого корреляционно-фазового пеленгатора.

Корреляционно-фазовый пеленгатор содержит антенны 1 и 2, ВЧ-блоки 3 и 4, согласованные фильтры 13 и 14, блок формирования кодов 14, пульт управления 15, 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 ВЧ-блоков 3 и 4, выходы которых подключены к информационным входам согласованных фильтров 13 и 14, управляющие входы которых соединены с выходами блока формирования кодов 15, вход которого подключен к выходу пульта управления 16, выходы согласованных фильтров 13 и 14 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.

ФМ радиосигнал с известным законом кодирования совместно с помехами поступает на две пространственно разнесенные антенны 1 и 2 и далее на два ВЧ-блока 3 и 4. Селектированные по известным несущим частотам и усиленные в ВЧ-блоках 3, 4 сигналы направляются в согласованные фильтры 13 и 14, в которые по команде с пульта управления 16 с блока формирования кодов 15 заносится заранее известный код принимаемого ФМ радиосигнала. Согласованные фильтры 13 и 14 обеспечивают формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащемся в согласованных фильтрах. Взаимно-корреляционные функции поступают в демодуляторы 5 и 6 для устранения высокочастотных составляющих и выделения их огибающих.

Полученные низкочастотные сигналы направляются в спектроанализаторы 7 и 8 для определения их спектра за время анализа t и одновременно в ЗУ 10 и 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 радиосигналов. 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 и 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 τ задержки, по значению которой определяют искомый угол α.

Из приведенного описания видно, что для оценки временного сдвига используются не высокочастотные радиосигналы, а радиосигналы, прошедшие корреляционную обработку с помощью согласованных фильтров, обеспечивающую выделение искомого фазоманипулированного радиосигнала с заранее известным кодом 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 З.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 (ФМ) радиосигналов с известными законами кодирования при наличии радиопомех. Достигаемый технический результат – повышение отношения сигнал/помеха, устранение неоднозначности определения пеленга, расширяется диапазон измерения угловых координат. Технический результат достигается тем, что корреляционно-фазовый пеленгатор содержит две антенны, два высокочастотных ВЧ-блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства (ЗУ), пульт управления, блок формирования кодов, два согласованных фильтра, обеспечивающих на своих выходах формирование взаимно-корреляционных функций между входным фазоманипулированным сигналом и кодом, содержащимся в них, и измеритель задержки между максимумами взаимно-корреляционных функций, при этом выход пульта управления подключен к входу блока формирования кодов, выход которого подключен к управляющим входам согласованных фильтров, информационные входы первого и второго согласованных фильтров соединены с соответствующими выходами первого и второго ВЧ-блоков, а выходы подключены к входам демодуляторов, один из входов измерителя задержки подключен к выходу блока сравнения спектров, а два других входа подключены соответственно к выходам запоминающих устройств, при этом обеспечивается определение угловой координаты источника излучения на выходе измерителя задержки по формуле α=arcsin(τ/d), где τ разность времени прихода фронта волны к двум разнесенным на расстояние d приемным антеннам. 1 ил.

Корреляционно-фазовый пеленгатор содержит две антенны, два высокочастотных блока, два демодулятора, два спектроанализатора, блок сравнения спектров, два запоминающих устройства, антенны подключены к входам высокочастотных блоков, выходы демодуляторов соединены соответственно с входами запоминающих устройств и спектроанализаторов, выходы спектроанализаторов подключены к входам блока сравнения спектров, отличающийся тем, что в него дополнительно введены пульт управления, блок формирования кодов, два согласованных фильтра, обеспечивающих формирование взаимно-корреляционных функций фазоманипулированных сигналов и измеритель задержки, выход пульта управления подключен к входу блока формирования кодов, выход которого подключен к управляющим входам согласованных фильтров, информационные входы первого и второго согласованных фильтров соединены с соответствующими выходами первого и второго высокочастотного блока, выходы первого и второго согласованных фильтров соединены соответствующими входами первого и второго демодулятора, один из входов измерителя задержки подключен к выходу блока сравнения спектров, а два других входа подключены соответственно к выходам запоминающих устройств, при этом определение угловой координаты в источнике излучения радиоволн осуществляется на выходе измерителя задержки по формуле α=arcsin(τ/d), где τ разность времени прихода фронта волны к двум разнесенным на расстояние d приемным антеннам.