АКТИВНЫЙ МАЛОБАЗОВЫЙ КОРРЕЛЯЦИОННО-ФАЗОВЫЙ ПЕЛЕНГАТОР Российский патент 2021 года по МПК G01S3/42 G01S3/46 

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для определения текущего местоположения и траектории движения летательных объектов.

Известны фазовые пеленгаторы и радиодальномеры (Космические траекторные измерения. Под общей редакцией П.А. Агаджанова и др. - М.: Сов. Радио, 1969, гл. 7, 5, Мониторинг космических аппаратов на основе применения корреляционно-фазовых пеленгаторов. Под общей редакцией А.С. Чеботарева и др. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2011, гл. 1.4, 1.3).

Известен радиодальномер (Мониторинг космических аппаратов на основе применения корреляционно-фазовых пеленгаторов. Под общей редакцией А.С. Чеботарева и др. - М.: ФИЗМАТ ЛИТ, 2011, стр. 29-31, рис. 1.2), содержащий антенну и последовательно соединенные с ней блок приемопередачи и блок измерения дальности.

Радиодальномер измеряет расстояние до летательного объекта, но не измеряет угловые координаты летательного объекта, т.е. не позволяет определить местоположение этого объекта.

Известен корреляционно-фазовый пеленгатор (патент РФ №2631422, 2017) выбранный в качестве прототипа, содержащий пять антенн, расположенных по сторонам прямого угла, причем третья антенна расположена в вершине этого угла, последовательно соединенные с ними пять приемников, гетеродин, выход которого соединен со вторыми входами приемников, четыре цифровых коррелятора, первые входы которых соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого приемников соответственно, а вторые входы соединены с выходом третьего приемника и вычислитель, входы которого соединены с выходами четырех цифровых корреляторов соответственно. Прототип измеряет угловые координаты летательного объекта, но не измеряет расстояние до этого объекта, т.е. не позволяет определить его местоположение. При этом размеры антенн прототипа ограничены малой базой пеленгатора, вопросами калибровки в ближней зоне и затенения антенн на определенных углах пеленга.

Признаки изобретения, совпадающие с признаками прототипа, пять антенн, расположенных по сторонам прямого угла, пять приемников, гетеродин, четыре цифровых коррелятора и вычислитель.

Изобретение - активный малобазовый корреляционно-фазовый пеленгатор решает задачу измерения координат летательных объектов и повышение точности этих измерений.

Технический результат - изобретение обеспечивает определение текущего местоположения и траектории движения летательных объектов с повышенной точностью.

Сущность патентуемого изобретения поясняется описанием и чертежом, представленным на фиг. 1.

Функциональная схема активного малобазового корреляционно-фазового пеленгатора (фиг. 1) содержит пять антенн 1, 2, 3, 4, 5, расположенных по сторонам прямого угла, причем антенна 3 расположена в вершине этого угла, последовательно соединенные с ними пять приемников 7, 8, 9, 10, 11, гетеродин 12, выход которого соединен со вторыми входами приемников, пять цифровых корреляторов 13, 14, 15, 16, 17, первые входы которых соединены с выходами первого 7, второго 8, третьего 9, четвертого 10 и пятого 11 приемников соответственно, шестую антенну 6, последовательно соединенные с ней блок приемопередачи 18 и блок измерения дальности 19, вычислитель 20, входы которого соединены с выходами пяти цифровых корреляторов 13, 14, 15, 16, 17 и выходом блока измерения дальности 19 соответственно, второй выход блока приемопередачи 18 соединен со вторыми входами цифровых корреляторов 13, 14, 15, 16, 17.

Работает активный малобазовый корреляционно-фазовый пеленгатор следующим образом.

Антенна 6, с помощью блока приемопередачи 18, излучает зондирующий сигнал и принимает ответный сигнал от объекта. Ответный сигнал обрабатывается в блоке измерения дальности 19. После обработки, полученная информация о расстоянии до объекта поступает в вычислитель 20. Ответный сигнал также преобразуется по частоте в блоке приемопередачи 18 на промежуточную частоту, соответствующую промежуточной частоте приемников 7-11, и поступает на второй выход блока приемопередачи 18.

Ответный сигнал от объекта, принятый антеннами 1-5, после преобразования по частоте, усиления и фильтрации с помощью приемников 7-11, поступает на первые входы цифровых корреляторов 13-17. На вторые входы цифровых корреляторов 13-17 поступает сигнал со второго выхода блока приемопередачи 18. Цифровые корреляторы, после перемножения и усреднения сигналов, формируют на выходе информацию о разности фаз обрабатываемых сигналов следующим образом. После перемножения и усреднения сигналов, принимаемых антеннами 1-5 и антенной 6, получают квадратурные составляющие вида - I_i6=A_iA₆ cos(ϕ_i-ϕ₆), Q_i6=A_iA₆ sin(ϕ_i-ϕ₆), A_i и ϕ_i - амплитуда и фаза сигналов, где i - соответствует номеру антенны 1-5. Формируют информацию о разности фаз принимаемых сигналов Δϕ_i6=arctgQ_i6/I_i6.

Таким образом, на выходах цифровых корреляторов имеем: коррелятор 13 - Δϕ₁₆=ϕ₁-ϕ₆, коррелятор 14 - Δϕ₂₆=ϕ₂-ϕ₆, коррелятор 15 - Δϕ₃₆=ϕ₃-ϕ₆, коррелятор 16 - Δϕ₄₆=ϕ₄-ϕ₆, коррелятор 17 - Δϕ₅₆=ϕ₅-ϕ₆, где индекс фазы соответствует номеру антенны.

Энергетический потенциал измерительных каналов определяется результатом перемножения сигнала принятого антенной 6 и сигналов принятых антеннами 1-5. Размеры антенны 6 ограничены только возможностью технической реализации. Это позволяет, выбрав максимально возможный размер антенны 6, обеспечить высокую чувствительность активного малобазового корреляционно-фазового пеленгатора.

Измеренные разности фаз с выходов цифровых корреляторов 13-17 поступают в вычислитель 20, где производится вычисление разности фаз сигналов принятых антеннами 1,3, 2,3, 4,3 и 5,3 по следующему алгоритму: Δϕ₁₃=ϕ₁₆-Δϕ₃₆=ϕ₁-ϕ₃, Δϕ₂₃=Δϕ₂₆-Δϕ₃₆=ϕ₂-ϕ₃, Δϕ₄₃=Δϕ₄₆-Δϕ₃₆=ϕ₄-ϕ₃, Δϕ₅₃=Δϕ₅₆-Δϕ₃₆=ϕ₅-ϕ₃. Измерительные каналы 1,3 и 5,3 образуют точные измерительные базы пеленгатора, а измерительные каналы 2,3 и 4,3 - промежуточные базы пеленгатора, необходимые для раскрытия неоднозначности фазовых измерений. При этом фазовые набеги вносимые аппаратурой измерительного канала 6 не влияют на точность фазовых измерений корреляционно-фазового пеленгатора, т.к. они компенсируются.

Косинусы направляющих углов в двух ортогональных плоскостях вычисляют, с помощью вычислителя 20, по формулам cosθ₁=Δϕ₁₃λ/2πd₁₃ и cosθ₂=Δϕ₅₃λ/2πd₅₃, где λ - длина волны сигнала, d - база пеленгатора, θ₁ - угол между направлением на объект и базой 1,3, θ₂ - угол между направлением на объект и базой 5,3. Используя информацию о косинусах направляющих углах и расстоянии до объекта, измеренном блоком измерения дальности 19, вычисляют местоположение объекта.

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для определения текущего местоположения и траектории движения летательных объектов. Технический результат изобретения заключается в обеспечении измерения угловых координат и расстояния до объекта и повышении точности этих измерений, что, в свою очередь, позволяет с повышенной точностью определить местоположение объекта и траекторию его движения. Технический результат достигается путем комплексного использования фазового пеленгатора и радиодальномера в качестве составных элементов патентуемого устройства, что обеспечивает измерение угловых координат и расстояния до объекта. Использование в составе комплекса антенны радиодальномера большего размера, чем антенны фазового пеленгатора, позволяет значительно увеличить чувствительность комплекса. 1 ил.

Активный малобазовый корреляционно-фазовый пеленгатор, содержащий пять антенн, расположенных по сторонам прямого угла, при этом третья антенна расположена в вершине угла, и последовательно соединенные с ними пять приемников, гетеродин, выход которого соединен со вторыми входами приемников, четыре цифровых коррелятора, первые входы которых соединены с выходами первого, второго, четвертого и пятого приемников соответственно, и вычислитель, входы которого соединены с выходами четырех цифровых корреляторов соответственно, отличающийся тем, что в него введены шестая антенна большего размера, чем антенны корреляционно-фазового пеленгатора, позволяющая повысить чувствительность комплекса, и последовательно соединенные с ней блок приемопередачи и блок измерения дальности, пятый цифровой коррелятор, первый вход которого соединен с выходом третьего приемника, при этом второй выход блока приемопередачи соединен со вторыми входами пяти цифровых корреляторов, выходы пятого цифрового коррелятора и блока измерения дальности соединены с соответствующими входами вычислителя, который производит вычисление косинусов направляющих углов в двух ортогональных плоскостях, на основании фазовых измерений, и вычисляет текущее местоположение объекта, используя информацию об измеренном расстоянии до объекта.