Способ измерения пеленга подвижного объекта и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01S3/02 

Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в радионавигационных системах для решения задач определения местоположения йодвижньп объектов.

Цель изобретения повышение быст родействия измерений,.

На чертеже представлена структурная электрическая схема устройства реализующего данный способ.

Устройство содержит передатчик 1, передающие антенньг 2 и 3,приемную антенн 4, линейньш поляризационный разделяет ель- ЛПР 5, амплитудно-фазовый дискрминатор (АФД) 6, вычислитель 7.

Устройство работает следующим образом.

Пусть излучаемые передающими антеннами 2 и 3 электромагнитные волны поляризованы ортогонально эллипти чески с равными амплитудами, фазами и длинами волн, векторы Джонса которых в декартовом поляризационном базисе на нулевом направлении, совпадающем с перпендикуляром к базе cl , выражается следующим образом:

-2Cos 1 J&int J

где

- угол эллиптичности излучав мых электромагнитных, волн. Предположим, что расстояние от передающих антенн 2 и 3,, излучающих электромагнитные волны до подвижного объекта велико, следовательно фазовый-фронт волны можно считать плоским. Тогда на направлении, соот- ветствующем направлению d ., векторы Джонса излучаемых волн имеют вид

J ДЧ,

rJSi hie . licostf J

где d Ч

2ТГс/

Sih oi.

- фазовый сдвиг между передающими антеннами.

Вектор Джонса суммарной волны может быть представлен в виде:

Ju V

J Si,f

Cos +JSlb e

Ha подвижном объекте суммарная электромагнитная волна, вектор Джонса которой имеет вид (1), пол- .ностью принимается всеполяризованной

2510032

|приемной антенной А и поступает на ЛПР 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и ори5 ентированы под углом & А5° к

плоскости измерений. ЛПР 5 разделяет поступаюптую суммарную электромагнитную волну на две ортогональные по поляризации электромагнитные вол 0 |ны. В этом случае сигналы на выходах

ЛПР 5 определяются с помощью бразований:

( л t-P

Г1 о| rcosQ- s;h0|fCos6 . looj sine CosejLjs,-f, +Cos Ее

I Д /J

+ jSihf e . &1Ь 8;и + Cos e

o 1 JLsine coseJ Г Co

L Si

Coss - sinei

CossJ

оператор перехода из декартового .поляризационного базиса, в котором записаны векторы Джонса излучаемых волн, в систему координат поляризационного разделителя.

30

35

40

И 10

- оператор поляризатора первого плеча линейного поляризационного разделителя;

О оператор поляризатора ОЛ второго плеча линейного

поляризационного разделителя.

После преобразований получают аналитические выражения для сигналов на. выходе ЛПР 5 вида:

Е - CosQCosS -JCoseSih e

iu Ч

- j Si h © Smf - Sine Cos e E

JuV

E,. : Sin0Cos + J Sin©Sih e jCose sihg+Cos0Cos e

(2;

(3)

с выходов плеч ЛПР 5 сигналы, описываемые аналитическими выражениями (2) и (3), поступают, на входы АФД 6, Причем -сигнал ., Б,. поступает на вход разностного канала АФД,6, а сигнал Е поступает на вход суммарного канала АФД 6. С помощью известных соотношений находят амплитуды сигналов Ё и Е на входе АФД6.

Sin

Cos 26 Sm a45 - SI M 7SCc.s US

./

1 + sih2 Cos 20s;nu4 ts;n.2eco5A4

(5)

Из вьфажений (4) и (5) видно, что амплитуды сигналов Е« и Е на входе АФД 6 зависят не только от измеряемого параметра разности фаз. д f , но и от угла эллиптичности f излучаемых электромагнитных волн и от угла ориентации Q собственной системы координат ЛПР относительно плоскости измерений. При 45

амплитуды и фазы сигналов на входе АФД 6 имеют вид:

Е. иБ,

/1- Cos U V

-J 1 + Соь &Ч

Ч

X

Ц1 i

Y

IT

Т .

аб-лч

Таким образом, при 0 45 амплитуды сигналов ЕХ зависят только от измеряемого параметра разности 25 фаз а Ч принимаемых электромагнитных волн от первой и второй передающих антенн. Их разность фаз на входе АФД 6 определяется выражением:

Y

Для обеспечения нормальной работы АФД 6 необходимо, чтобы разность фаз между сигналами, поступающими на вход АФД 6 была равна 90°, а амплитуды сигналов Е и Е . определялись выражениями (6) и (7). Из выражения (8) видно, что для передающи антенн 2 и 3, изл.учающих ортогонально линейно поляризованные электро- магнитные волны ( f 0), - это условие выполняется. Если передающие антенны 2 и 3 излучают в общем случае ортогонально эллиптические поляризованные электромагнитные волны с эллиптичностью 6 5. то, как следует из выражения (В)-, их разность фаз отличается от 90 на величину, равную удвоенному углу эллиптичности излучаемых электромагнитных волн. В этом случае необходимо излучать электромагнитные волны с равной амплитудой и длиной волны, но С-начальной разностью фаз, равной удвоенному углу эллиптичности После преобразования по частоте и усиления с учетом работы автомати

ческой регулировки усиления и дополнительного фазового сдвига в разностном канале на 90 , сигнал на выходе АФД 6 имеет вид:

ДЧ

5(о1.)- К tg

-1

(9)

10

t5

20

25

30

х35

40

45

50

где

коэффициент пропорциональности;

Ы - угол между перпендикулято- ром к базе, образованной источниками электромагнитных волн и направлением на подвижный объект. С выхода АФД 6 сигнал поступает на вычислитель 7, где производится операция расчета пеленга подвижного объекта в соответствии с со отношени- ем (9). Из вьф.ажения (9) видно, что сигнал на выходе АФД 6 зависит от направления. Причем крутизна этой зависимости и, соответственно, потенциальная точность измерений пеленга подвижного объекта определяется расстоянием d между источниками излучения электромагнитных волн, а не габаритами приемной антенной систех-шт, что дает возможность использовать приемную антенну на подвижном объекте слабонаправленной.

Формула изобретения

1. Способ измерения пеленга по- ; движного объекта, основанный на излу-1 чении электромагнитных волн из двух точек с известными координатами, расположенных в плоскости измерений на расстоянии с/ дру от друга, причем длины, амплитуды и фазы излучаемых электромагнитных волн равны, приеме электромагнитных волн на подвижном объекте и измерении разности фаз йЧ принимаемых электромагнитньк. волн с последующим определением пеленга d подвижного объекта относительно нормали к середине линии, соединяющей точки излучений электромагнитных волн, по формуле

/i

c(. qncsih

2 ТГс/

где А - длина волны, отличающийся

Л ч-,

тем, что.

с целью повышения быстродействия измерений, электромагнитные волны излучают одновременно, а поляризации ; излучаемых электромагнитных волн ортогональны.

2. Устройство для измерения пеленга подвижного объекта, содержащее передатчик с пoдключeнны D к нему двумя передающими антеннами, расположенными в точках с известньпуи координатами в плоскости измерений на. расстоянии d друг от друга, приемную антенну и вычислитель, расположенные на подвижном объекте, о тличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия измерений, в него введены линейный по ляризационньй разделитель и амплитудно-фазовый дискриминатор, при

Редактор Л.П елинская

Составитель В.Крапухин

Техред В.Кадар Корректор Л.Пилипенко

Заказ 4406/42

Тираж 728Подписное

ВНИШШ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

2510036

этом вход линейного поляризационного разделителя подключен к выходу приемной антенны, два его выхода I подключены к двум входам амплитудно- 5 фазового дискриминатора, выход которого подключен к входу вычислителя, причем приемная антенна всеполяри- эована, поляризации передающих антенн ортогональны, линейный поляри- 10 зационный разделитель ориентирован так, что плоскости поляризации волн, на которые он разделяет принимаемую волну, составляют угол 45° с плоскостью измерений.

Изобретение относится к радионавигации, повышает быстродействие измерений. Устройство, реализующее данный способ, содержит передатчик 1, передающие антенны (А) 2 и 3, приемную А 4, линейный поляризационный разделитель.(ЛИР) 5, амплитудно- фазовый дискриминатор (АФД) 6 и вычислитель 7. Н а подвижном объекте суммарная электромагнитная волна полностью принимается всеполяризо- ванной А 4 и поступает на ЛПР 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осям плеч пря- моугольньк волноводов и ориентированных под углом & 45° к плоскости измерений. ЛПР 5 разделяет эту волну на две ортогональные по поляризации электромагнитные волны, которые поступают на входы АФД 6. С выхода АФД 6 сигнал поступает на вычислитель 7, где производится операция расчета пеленга подвижного объекта. Цель достигается введением ЛПР 5 и АФД 6, обеспечивающих . одновременное излзгчение электромагнитных волн и их ортогональные поляризации. 2 с.п.ф-лы, 1 ил. сл с ю (У1 о ее