СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТИПА ЗАМКНУТОЙ ТРАЕКТОРИИ ДВИЖЕНИЯ ИСТОЧНИКОВ РАДИОИЗЛУЧЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК G01S13/58 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для определения типа замкнутой траектории движения источника радиоизлучения (ИРИ) радиотехническими средствами.

Уровень техники

Известен способ определения радиальной скорости перемещения, движущегося ИРИ, с неизвестными параметрами и устройство для его реализации [Россия, патент №2211460 G01S 13/58, 11/10, 2003], основанный на использовании эффекта Доплера, приеме, выделении и обработке принятого радиоизлучения, сравнении его по частоте с опорным и расчете значения радиальной скорости по найденной разности частот, прием и выделение сигнала прямого излучения ведут квазидвухканальным приемным устройством, у которого один канал - реальный, а второй канал - виртуальный, причем приемная антенна виртуального канала "движется" относительно реальной антенны с радиальной скоростью V_га, а реальные измерительные операции в виртуальном канале заменены расчетными операциями, проводимыми с учетом эффекта Доплера.

Данный способ обеспечивает измерение скорости движения ИРИ, но не предполагает накопления частоты Доплера за определенный промежуток времени, введу этого невозможно определить тип траектории движения ИРИ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ измерения курсового угла движения источника зондирующих сигналов [Россия, патент №2545068, G01S 3/80, 2015], основанный на том, что определение изменения курсового угла движения цели относительно неподвижного гидроакустичего приемника осуществляются по накопленным принятым сигналам.

Недостатком указанного способа является то, что вычисления изменения скорости объекта и курсового угла введутся в моменты времени приема сигналов, в результате чего возникают значительные погрешности измерений, и как следствие нельзя точно определить траекторию движения объекта.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения типа замкнутой траектории движения ИРИ за определенный период времени на основе анализа изменения доплеровских сдвигов частоты ИРИ.

Раскрытие изобретения

Техническим результатом изобретения является определение типа замкнутой траектории движения ИРИ путем анализа изменений доплеровских сдвигов частоты ИРИ за определенный период времени.

Сущность способа заключается в том, что на основании анализа изменений параметра сигнала (доплеровского сдвига частоты) оператор определяет тип замкнутой траектории движения ИРИ в условиях неполноты сведений о типе объекта контроля и ведения радиотехнического контроля с одной позиции.

Технический результат достигается путем анализа накопленных значений доплеровских сдвигов частоты в запоминающем устройстве средства радиотехнического контроля.

Технический результат данного технического решения проявляется в следующих возможностях:

- оценка типа траектории ИРИ и измерение основных параметров ИРИ;

- однопозиционное измерение типа траектории ИРИ.

Предлагаемый способ определения траектории движения ИРИ заключается в следующем.

Запоминающее устройство средства радиотехнического контроля производит накопление параметров принятых сигналов за определенный промежуток времени. Оператор средства радиотехнического контроля производит анализ изменений значений доплеровских сдвигов частоты, что позволяет ему определить тип замкнутой траектории движения ИРИ.

Рассмотрим случай движения ИРИ по круговой траектории. На фиг. 1 изображено движение ИРИ по круговой траектории.

Доплеровский сдвиг частоты радиосигнала определяется известным выражением [Кологривов В.Н. Эффект Доплера в классической физике. М: МФТИ. 2012]:

где λ - длина волны радиоизлучения, V_r - радиальная составляющая вектора скорости ИРИ.

Ограничимся достаточно распространенным случаем, когда дальность до ИРИ (D) намного больше диаметра траектории (R), т.е. D>>R, тогда, учитывая свойство касательной к окружности, угол в можно определить как:

где α - угол поворота ИРИ в текущий момент времени по круговой траектории, относительно заранее выбранного начала отсчета. Тогда доплеровский сдвиг частоты ИРИ будет определяться следующим выражением:

Если принять, что частота ИРИ не изменяется во время полета и скорость слабо меняется во процессе полета, то можно обозначить тогда

Таким образом, в случае движения ИРИ по круговой траектории доплеровский сдвиг частоты ИРИ модулируется множителем sin(α). Время, затрачиваемое ИРИ на пролет по круговой траектории, можно определить, используя свойство периодичности множителя sin(α).

На фиг. 2 приведен схематический вид графического отображения выведенной зависимости доплеровского сдвига частоты ИРИ при движении по круговой траектории.

Период ΔТ_об., определяемый периодичностью множителя sin(α) в законе изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ, является временем, которое затрачивает ИРИ на пролет по круговой траектории.

Таким образом, существует возможность на основе оценки изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ сделать вывод о типе траектории и оценить временные и геометрические параметры движения. Методика анализа изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ может заключаться в корреляционном сравнении распределения измеренных значений доплеровской добавки с шаблонами - специально сформированными распределениями значений, промодулированных sin(α), с различными временными параметрами.

Далее рассмотрим случай движения ИРИ по траектории, имеющей эллиптический вид, при этом траектория не является строго эллипсом, но для краткости данную траекторию будем называть эллиптической. На фиг. 3 представлено движение ИРИ по эллиптической траектории.

Участкам траектории А - В и D - С дадим наименования - протяженные участки эллиптической траектории (протяженные участки), определяющими геометрическими параметрами являются длина - d и угол θ - угол между главной осью эллиптической траектории и линией, соединяющей средство РТК и геометрический центр (О). Участкам В-С и А-D дадим наименования - круговые участки эллиптической траектории (круговые участки), определяющим геометрическим параметром является R - радиус кривизны траектории на данном участке.

Ограничимся часто встречающимся случаем, когда дальность до ИРИ намного больше длинны протяженных участков траектории и радиуса кривизны на круговом участке, т.е. D>>d, R.

Рассмотрим изменение доплеровского сдвига частоты ИРИ, перемещающегося по протяженным участкам траектории. При условии D>>d угол, определяющий радиальную составляющую скорости ИРИ относительно средства контроля, будет равен углу θ - углу между главной осью эллиптической траектории и линией, соединяющей средство контроля и геометрический центр (О), тогда доплеровский сдвиг частоты ИРИ будет иметь постоянное значение на данных участках и определяться следующим выражением:

Рассмотрим изменение доплеровского сдвига частоты ИРИ, перемещающегося по круговым участкам траектории.

Значение доплеровского сдвига частоты будет определяться зависимостями, которые были рассмотрены ранее, а именно:

где угол α принимает значения, определяемые пространственным расположением траектории, от до

В совокупности модель изменения доплеровского сдвига частоты при движении ИРИ по эллиптической траектории выглядит следующим образом:

На фиг. 4 приведен схематический вид приведенной зависимости доплеровского сдвига частоты ИРИ.

Значение T_d определяет продолжительность движения ИРИ по протяженному участку, значение T_R определяет продолжительность движения по круговому участку траектории, угол θ, характеризующий взаимное расположение эллиптической траектории и средства контроля, с точностью до модуля может быть определен следующим образом:

Таким образом, на основе полученной модели изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ в случае движения по эллиптической траектории, существует возможность оценки временных и геометрических параметров эллиптической траектории движения ИРИ.

Сравнивая предложенный способ с прототипом и аналогами, а также результатов поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного способа, показали, что в общедоступных источниках информации они отсутствуют. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна» и «изобретательский уровень».

Наличие соответствующей элементной базы, на основе которой могут быть выполнены устройства, реализующие данный способ с достижением указанного результата обуславливают «Промышленную применимость» данного способа.

Предложенный способ на основе оценки изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ позволяет определять тип траектории, временные и геометрические параметры движения ИРИ.

Изобретение относится к области пассивной радиолокации и может быть использовано для определения типа замкнутой траектории движения источника радиоизлучения (ИРИ). Техническим результатом является определение типа траектории движения ИРИ на основе оценки изменения доплеровских сдвигов частоты ИРИ за определенный период времени. В заявленном способе за определенный промежуток времени запоминающее устройство средства радиотехнического контроля осуществляет накопление значений изменения доплеровских сдвигов частоты, анализ которых позволяет определить тип замкнутой траектории движения ИРИ. 4 ил.

Способ определения типа замкнутой траектории движения источников радиоизлучения радиотехническим средством, заключающийся в том, что тип замкнутой траектории определяется на основе приема, накопления радиосигналов источников радиоизлучения с доплеровской добавкой частоты и анализа накопленных значений доплеровской добавки частоты источников радиоизлучения, отличающийся тем, что осуществляют прием сигналов источников радиоизлучения (ИРИ) однопозиционным средством радиотехнического контроля, накопление за определенный промежуток времени радиосигналов ИРИ со значениями доплеровских сдвигов частоты в запоминающем устройстве средства радиотехнического контроля, проводят анализ изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ, заключающийся в корреляционном сравнении распределения измеренных значений доплеровской добавки с шаблонами, представляющими собой заранее сформированные распределения значений доплеровской добавки частоты, промодулированных sin(α), где α - угол поворота ИРИ в текущий момент времени по круговой траектории движения ИРИ относительно заранее выбранного начала отсчета, либо промодулированных cos(θ), где θ - угол между главной осью эллиптической траектории и линией, соединяющей средство радиотехнического контроля и геометрический центр эллиптической траектории движения ИРИ, по результатам корреляционного сравнения определяют тип замкнутой траектории движения источников радиоизлучения, на основе полученной модели изменения доплеровского сдвига частоты ИРИ в случае движения по круговой или эллиптической траектории и с учетом накопленных значений доплеровского сдвига частоты ИРИ оценивают временные и геометрические параметры круговой траектории движения ИРИ: период пролета ИРИ по круговой траектории, радиус кривизны круговой траектории ИРИ, или временные и геометрические параметры эллиптической траектории движения ИРИ: продолжительность движения ИРИ по протяженному участку эллиптической траектории, продолжительность движения ИРИ по круговому участку эллиптической траектории, радиус кривизны эллиптической траектории ИРИ, длину протяженного участка эллиптической траектории ИРИ.