Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемые объекты объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и могут быть использованы в навигационных, пеленгационных, локационных средствах для определения местоположения априорно неизвестного источника радиоизлучения (ИРИ).

Известен разностно-дальномерный способ определения координат источника радиоизлучения (см. Пат. RU №2000129837, опубл. 20.10.2002 г., Пат. RU №2204145, опубл. 05.10.2003 г.). Он заключается в приеме и измерении задержек Δτ_i, сигнала группой взаимосвязанных с известным местоположением пунктов приема, решении гиперболических уравнений на центральном приемном пункте, на основе которого определяют координаты источника радиоизлучения.

Недостатком аналогов являются недопустимо большие ошибки местоопределения ИРИ в случае, когда ИРИ излучает импульсы с высокой частотой следования. Так, в случае, когда период следования импульсов ИРИ меньше максимального времени задержки хотя бы на одном из боковых (периферийных) постов, возникает неоднозначность в измерении координат, устранить которую практически невозможно (см. Смирнова Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001 г., с.323-324). Кроме того, данный способ местоопределения предъявляет высокие требования к системе единого времени и скорости обмена информацией, что также затрудняет реализацию данных технических решений.

Известен «Способ определения координат движущегося источника радиоизлучения с неизвестными параметрами» по Пат. RU №2001125859, опубл. 10.06.2003 г. В нем реализуется угломерный разностно-дальномерный способ местоопределения, который основан на приеме, выделении и обработке прямого излучения ИРИ, измерении угловых направлений и частоты принимаемого сигнала, приеме сигнала вторым приемным устройством, антенну которого перемещают относительно первой антенны с заданной скоростью, измерении частоты ИРИ, вычислении проекции заданной скорости относительно перемещения на направлении на источник радиоизлучения, вычислении по результатам измерений радиальной скорости перемещения источника излучения в каждый момент измерения, дальности, азимута и частоты. Способ-аналог позволяет определить местоположение подвижного ИРИ, однако ему также присущи недостатки, свойственные корреляционным методам оценивания: система не защищена от воздействия когерентных помех, обладает недостаточной точностью местоположения ИРИ особенно в сложной сигнально-помеховой обстановке (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 2000 г., с.128-145).

Известна «Система радиоразведки» (см. Pat. DE №3839610, G 01 S 3/04. Опубл. в РЖ «Изобретения стран мира» №9, 10, 1991 г.). Система реализует угломерный способ местоопределения и состоит из R≥1 идентичных периферийных пеленгаторных пунктов и центрального пеленгаторного пункта, R выходов управления которого соединены со входами управления соответствующих периферийных пеленгаторных пунктов, а R информационных входов соединены с информационными выходами соответствующих периферийных пеленгаторных пунктов, причем каждый периферийный пеленгаторный пункт содержит последовательно соединеные антенную систему, антенный коммутатор, приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой обработки сигналов, блок вычисления пеленгов, блок индикации и комплект аппаратуры связи, а центральный пеленгаторный пункт содержит последовательно соединенные антенную систему, антенный коммутатор, приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок цифровой обработки сигналов, блок вычисления пеленгов, блок вычисления координат источника радиоизлучения, другие входы которого соединены с соответствующими выходами R комплектов аппаратуры связи, блок периодического поиска по частоте, блок памяти и индикаторное устройство.

Система позволяет определять координаты источника радиоизлучения и отличается тем, что приемник пеленгаторного тракта одновременного используется и в качестве поискового. В поисковом режиме обнаруживаются сигналы в заданной полосе частот ΔF, устанавливается значение частоты и формируется команда на пеленгование, которая с помощью R комплектов связи передается на периферийные пеленгаторные пункты. Результаты измерения пространственных параметров с периферийных пеленгаторных пунктов поступают на центральный пеленгаторный пункт, где вычисляются координаты ИРИ, а приемник переходит в режим поиска.

Недостатком аналога является относительно низкая точность измерения координат ИРИ вследствие реализации последним двухэтапного алгоритма измерений.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является «Способ определения коорданат ИРИ», описанный в Пат. US №4728959, МПК G 01 S 5/04, опубл. 08.08.1986 г. Он включает прием сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального пеленгаторных пунктов с известным местоположением, измерение первичных пространственно-информационных параметров, преобразование на пеленгаторных пунктах первичных пространственно-информационных параметров в пространственные параметры: азимутальный угол Θ и угол места β с помощью преобразования Гильберта, определение уровня достоверности к полученным результатам по методу ХИ-квадрат, передачу результатов измерений пространственных параметров с периферийных пеленгаторных пунктов на центральный пеленгаторный пункт, определение местоположения ИРИ решением системы нелинейных уравнений методом наименьших квадратов.

Способ-прототип позволяет повысить точность определения координат источников радиоизлучениий в сложной сигнально-помеховой обстановке, свойственной для городских условий.

Однако способ-прототип также, как и аналоги, обладает недостаточной точностью измерения координат источников радиоизлучений в силу того, что в нем реализуют двухэтапную обработку результатов измерений. На первом этапе на пеленгаторных пунктах измеряют пространственные параметры Θ и β, которые на втором этапе используют для вычисления местоположения ИРИ на центральном пеленгаторном пункте. При двухэтапной обработке оптимизация способа измерения координат ИРИ может строиться по трем направлениям:

оптимизация второго этапа обработки;

оптимизация первого этапа обработки;

оптимизация (раздельная) обоих этапов обработки.

В книге (Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы/ B.C.Кондратьев, А.Ф.Котов, Л.Н.Марков; Под редакцией проф. В.В.Цветкова. - М.: Радио и связь, 1989 г. - 264 с.) показано, что ввиду принципиальной нелинейности обоих этапов обработки все три метода оптимизации систем местоопределения с двухэтапной обработкой дают по точности худшие результаты, чем при оптимальной одноэтапной обработке (см. также, стр.13).

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству определения координат источника радиоизлучения является «Радиопеленгационная система» по Pat. US №4728959, G 01 S 5/04, опубл. в РЖ «Изобретения стран мира», №21, 1988.

Устройство-прототип состоит из R≥1 идентичных периферийных пеленгаторных пунктов и центрального пеленгаторного пункта. Выходы управления центрального пеленгаторного пункта соединены с входами управления соответствующих периферийных пеленгаторных пунктов, информационные выходы которых соединены с соответствующими информационными входами центрального пеленгаторного пункта. К элементам периферийного пеленгаторного пункта относятся антенная решетка из М>2 идентичных антенных элементов, установленных в плоскости пеленгования, антенный коммутатор, двухканальный приемник, выполненный по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, запоминающее устройство генератор синхроимпульсов, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, блок определения пространственных параметров, радиомодем и дуплексный приемопередатчик. Выходы антенных элементов подключены к соответствующим сигнальным входам антенного коммутатора, опорный и сигнальный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами двухканального приемника. Первый и второй информационные входы блока преобразования Фурье соединены соответственно с первым и вторым выходами промежуточной частоты двухканального приемника. Первый и второй выход блока преобразования Фурье подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, выходы которого соединены с информационными входами запоминающего устройства. Вход синхронизации запоминающего устройства подсоединен к выходу генератора синхроимпульсов и объединен со входами управления антенного коммутатора и синхровходами аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров и блока определения пространственных параметров. Выходы запоминающего устройства соединены с соответствующими информационными входами блока определения пространственных параметров. Первый вход дуплексного приемопередатчика является входом управления периферийным пеленгаторным пунктом. Второй вход дуплексного приемопередатчика через радиомодем соединен с выходами блока определения пространственных параметров. Вход управления двухканального приемника через второй вход радиомодема соединен со вторым выходом дуплексного приемопередатчика. Первый выход радиомодема соединен со вторым входом дуплексного приемопередатчика, первый выход которого является информационным выходом периферийного пеленгаторного пункта. К элементам центрального пеленгаторного пункта относится антенная решетка из М>2 идентичных антенных элементов, установленных в плоскости пеленгования, антенный коммутатор, двухканальный приемник, выполненный по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, R+1 запоминающих устройств, генератор синхроимпульсов, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, блок определения пространственных параметров, R радиомодемов, R дуплексных приемопередатчиков, блок вычисления местоположения источника радиоизлучения и блока индикации. Выходы антенных элементов подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора, опорный и сигнальный выходы которого соединены соответственно с первым и вторым сигнальными входами двухканального приемника. Первый и второй информационные входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с первым и вторым выходами промежуточной частоты двухканального приемника. Первый и второй информационные входы блока преобразования Фурье соединены соответственно к первому и второму выходам аналого-цифрового преобразователя. Первый и второй выход блока преобразования Фурье подключены соответственно к первому и второму информационным входам блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, выходы которого соединены с информационными входами первого запоминающего устройства. Вход генератора синхроимпульсов соединен со входом управления антенного коммутатора и синхровходами всех R+2 запоминающих устройств, аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, блока определения пространственных параметров, блока определения местоположения источника радиоизлучения. Выходы первого запоминающего устройства соединены с соответствующими информационными входами блока определения пространственно-информационных параметров. Первые входы всех R радиомодемов объединены и соединены с управляющим выходом двухканального приемника, вторые входы соединены со вторыми информационными выходами соответствующих дуплексных приемопередатчиков. Первые входы дуплексных приемопередатчиков являются соответственно информационными входами центрального пеленгаторного пункта, а их первые выходы - соответствующими выходами управления центрального пеленгаторного пункта. Вторые входы дуплексных приемопередетчиков подключены ко вторым выходам соответствующих радиомодемов. Выходы блока определения пространственных параметров подключены к информационным входам второго запоминающего устройства. Первые выходы всех R модемов подключены к информационным входам запоминающих устройств с третьего по R+2 соответственно. Запоминающие устройства с номерами с второго по R+2 подключены к соответствующим информационным входам блока вычисления местоположения источника радиоизлучения. Выходы последнего соединены с информационными входами блока индикации.

Целью заявляемых технических решений является разработка способа и устройства определения координат источника радиоизлучения, обеспечивающих повышение точности местоопределения путем применения одноэтапной обработки.

В заявляемом способе поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат ИРИ в заданной зоне контроля, включающем прием сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF группой из R≥1 взаимосвязанных периферийных и центрального пеленгаторных пунктов с известным их местоположением, измерение первичных пространственно-информационных параметров, предварительно вычисляют количество N=S/So элементарных зон привязки, где S и So - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, а также определяют координаты местоположения центров элементарных зон привязки и присваивают каждой элементарной зоне привязки порядковый номер n=1, 2,...N. Рассчитывают для центрального и R периферийных пеленгаторных пунктов, антенная система каждого из которых включает М>2 антенных элементов, значения эталонных первичных пространственно-информационных параметров на выходах A_rm-го антенного элемента, где r=1, 2,..., R+1; m=1, 2,..., М, относительно координат местоположения центров каждой элементарной зоны привязки. Эталонные первичные пространственно-информационные параметры рассчитывают для средних частот f_v=Δf(2V-1)/2, где V=1, 2,..., Р; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона. При обнаружении сигнала источника радиоизлучения на частоте f_v измеряют первичные пространственно-информационные параметры на выходах A_rm-х антенных элементов. Затем измеренные первичные пространственнно-информационные параметры на выходах антенных элементов периферийных пеленгаторных пунктов передают на центральный пеленгаторный пункт. Для каждой n-й элементарной зоны привязки вычисляют разность между эталонными и измеренными первичными пространственно-информациионными параметрами. Полученные разности возводят в квадрат и суммируют. Выделяют из N полученных сумм K_n(f_V) минимальную, а координаты местоположения центра элементарной зоны привязки, соответствующей минимальной сумме minK_n(f_V), принимают за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения.

Для измерения первичных пространственно-информационных параметров в соответствующем поддиапазоне частот Δf_v для каждой пары антенных элементов всех пеленгаторных пунктов синхронно принятые высокочастотные сигналы преобразуют в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизируют и квантуют. После чего формируют из них четыре последовательности отсчетов путем их разделения на квадратурные составляющие, запоминают в каждой последовательности предварительно заданное число В отсчетов квадратурных составляющих сигналов. Корректируют запомненные отсчеты последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна. Формируют из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов две комплексные последовательности отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов. Затем обе комплексные последовательности отсчетов сигналов преобразуют с помощью дискретного преобразования Фурье. После чего попарно перемножают отсчеты сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента А_lr на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента А_hr, где l, h=1, 2,...М, l≠h. Рассчитывают для текущей пары антенных элементов разность фаз сигналов для каждой частоты поддиапазона V по формуле Δϕ_l,h(ƒ_v)_r=arctg(U_c(f_v)_r/U_s(ƒ_v)_r), a значения разностей фаз сигналов Δϕ_l,h(ƒ_v) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках каждого пеленгаторного пункта используют в качестве первичных пространственно-информационных параметров. В качестве отсчетов временного окна используют отсчеты функции Кайзера, или Блэкмана, или Хемминга, или треугольной функции.

Благодаря новой совокупности признаков в заявленном способе достигается более полным учетом информации о поле сигнала в точках его приема. Указанные возможности реализуются при одноэтапном вычислении координат, что и обусловливает положительный эффект в виде повышения точности местоопределения ИРИ в районах с пересеченной местностью, горах, условиях городской застройки и низких отношениях сигнал/шум.

В заявляемом устройстве определения координат источника радиоизлучения поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, состоящем из R≥1 идентичных периферийных пеленгаторных пунктов и центрального пеленгаторного пункта, R выходов управления которого соединены со входами управления соответствующих периферийных пеленгаторных пунктов, а R информационных входов соединены с информационными выходами соответствующих периферийных пеленгаторных пунктов, причем каждый периферийный пеленгаторный пункт состоит из антенной решетки с М>2 идентичных антенных элементов, установленных в плоскости пеленгования, антенного коммутатора, М входов которого подключены к соответствующим М выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, выполненные двухканальными соответственно с опорным и сигнальным каналами и соединеными последовательно, причем опорный и сигнальный входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами промежуточной частоты двухканального приемника, запоминающее устройство и блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый вход которого соединен с опорным выходом блока преобразования Фурье, сигнальный выход которого соединен со вторым входом блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, информационные выходы которого соединены с информационными входами запоминающего устройства, радиомодем и дуплексный приемопередатчик, в котором первый вход является входом управления периферийного пеленгаторного пункта, первый выход - информационным выходом периферийного пеленгаторного пункта, второй вход через радиомодем соединен с информационным выходом запоминающего устройства, второй вход радиомодема соединен со вторым выходом дуплексного приемопередатчика, а второй выход радиомодема соединен с входом управления двухканального приемника, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора и синхровходами аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров и запоминающего устройства, а центральный пеленгаторный пункт выполнен содержащим антенную решетку из М>2 идентичных антенных элементов, установленных в плоскости пеленгования, антенный коммутатор, М входов которого подключены к соответствующим М выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, выполненные двухканальными соответственно с опорным и сигнальным каналами и соединеными последовательно, причем опорный и сигнальный входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами промежуточной частоты двухканального приемника, блок вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первый вход которого соединен с опорным выходом блока преобразования Фурье, сигнальный выход которого соединен со вторым входом блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, R+1 запоминающих устройств, R дуплексных приемопередатчиков, R радиомодемов и генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом, антенного коммутатора и синхровходами всех R+1 запоминающих устройств, аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров, первые входы радиомодемов объединены и соединены с управляющим выходом двухканального приемника, вторые входы соединены со вторыми информационными выходами соответствующих дуплексных приемопередатчиков, первые входы которых являются соответствующими информационными входами центрального пеленгаторного пункта, первые выходы дуплексных приемопередатчиков являются соответствующими выходами управления центрального пеленгаторного пункта, вторые входы дуплексных приемопередатчиков соединены со вторыми информационными выходами соответствующих радиомодемов, информационные выходы блока вычисления первичных пространственно-информационных параметров подключены к информационным входам первого запоминающего устройства, а первые выходы радиомодемов подключены к информационным входам соответствующих запоминающих устройств со второго по R+1-й, дополнительно введены первый сумматор, R+2-e запоминающее устройство, блок принятия решения и R+1 трактов анализа, входы синхронизации которых объединены и соединены с синхровходами первого сумматора, R+2-го запоминающего устройства, блока принятия решения и выходом генератора синхроимпульсов, группы из q информационных выходов, достаточных для передачи максимально возможного значения отклонения измеренных ППИП от эталонных, каждого тракта анализа подключены к соответствующей группе информационных входов первого сумматора, адресные входы всех R+1 трактов анализа объединены и соединены с выходом управления двухканального приемника, группа информационных входов первого тракта анализа соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, а группы из q информационных входов с 1-го по R+1-й трактов анализа соединены с информационными выходами соответствующих с 1-го по R+1-й запоминающих устройств, а информационные выходы первого сумматора соединены с информационными входами R+1-го запоминающего устройства, информационные выходы которого соединены с информационными входами блока принятия решения, группа из q информационных выходов которого является группой информационных выходов центрального пеленгаторного пункта и устройства определения координат источника радиоизлучения, а каждый из R+1 трактов анализа содержит R+3-e и R+4-e запоминающие устройства, блок формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров, блок вычитания, умножитель и второй сумматор, причем входы вычитаемого блока вычитания являются информационными входами тракта анализа, группа из q входов уменьшаемого блока вычитания соединена с информационными выходами R+3-го запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров, группа из q информационных входов которого является группой установочных входов тракта анализа и одной из R+1 групп установочных входов центрального пеленгаторного пункта, синхровход тракта анализа соединен со входами синхронизации R+3-го и R+4-го запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, второго сумматора и блока формирования эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров, информационные выходы блока вычитания тракта анализа поразрядно соединены с первой и второй группами из q информационных входов умножителя, информационные выходы которого соединены с группой из q информационных входов второго сумматора, информационные выходы которого соединены с информационными входами R+4-го запоминающего устройства, информационные выходы которого являются информационными выходами тракта анализа, а адресный вход R+3-го запоминающего устройства соединен с адресным входом тракта анализа.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводят новые элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: повысить точность местоопределения путем реализации одноэтапной обработки.

Проведенный анализ уровня техники позволяет установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностью признаков, тождественных всем признакам заявляемых способа и устройства определения координат источника радиоизлучения, отсутствуют и, следовательно, заявляемый объект обладает свойством новизны.

Исследование известных решений в данной и смежных областях техники с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявляемых способа и устройства, показало, что они не следуют явным образом из уровня техники, из которого не выявлена также известность влияния преобразований, предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения, на достижение указанного результата, что позволяет считать заявляемый объект соответствующим условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемые объекты поясняются чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - порядок формирования элементарных зон привязки и присвоения им порядкового номера, а также порядок разбиения заданной полосы частот на поддиапазоны;

на фиг.2 - порядок формирования N эталонных массивов первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.3 - порядок формирования массива измеренных первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.4 - очередность вычисления суммы K₁(f_ν) для первой элементарной зоны привязки n₁ и частотного поддиапазона ν;

на фиг.5 - пространственный спектр сигналов на частоте f_V, сформированный на основе измерения разностей фаз Δϕ_{l, h, изм}(f_v) и Δϕ_{l,h, эт}(f_v);

на фиг.6 - эпюры напряжений, поясняющие порядок формирования первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.7 - исходные данные для моделирования оцениваемого устройства определения координат источника радиоизлучения;

на фиг.8 - зависимость аномальной ошибки оценки координат для одно- и двухэтапной обработки от соотношения сигнал/шум;

на фиг.9 - обобщенная структурная схема заявляемого устройства определения координат источника радиоизлучения при наличии R периферийных пеленгаторных пунктов;

на фиг.10 - структурная схема периферийного пеленгаторного пункта;

на фиг.11 - структурная схема центрального пеленгаторного пункта;

на фиг.12 - пары антенных элементов, используемые для обработки: а) 8-элементной антенной решетки и полнодоступного антенного коммутатора; б) 16-элементной антенной решетки при использовании неполнодоступного антенного коммутатора;

на фиг.13 - схема "случайного" расположения ненаправленных антенных элементов решетки в плоскости пеленгования;

на фиг.14 - вариант реализации 16 элементной кольцевой антенной решетки в плоскости пеленгования;

на фиг.15 - вариант реализации 32 элементной стационарной двухкольцевой антенной решетки;

на фиг.16 - алгоритм вычисления эталонного набора первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.17 структурная схема блока принятия решения.

Из современного уровня развития техники известно, что местоопределение ИРИ может осуществляться следующими способами (см. Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы/ B.C. Кондратьев, А.В. Котов, Л.Н. Марков; под ред. проф. В.В. Цветнова. - М.: Радио и связь, 1986, с.203-258): дальномерным; разностно-дальномерным; угломерным; разностно-доплеровским; угломерно-дальномерным и др.

Во всех случаях точность местоопределения ИРИ ограничивается погрешностями измерения параметров сигнала: азимута θ или угла места β, задержки сигнала Δτ, доплеровского сдвига частоты и др., а также несовершенством алгоритмов их обработки. Последнее связано прежде всего с широким использованием в силу ряда причин двухэтапной обработки. В условиях многолучевости (в городской черте, в горах), при низком отношении сигнал/шум ошибки местоопределения резко возрастают из-за многозначности (многомодовости) получаемых оценок параметров сигналов. Оператор поста или автомат вынуждены по заданному критерию принять решение о значении параметра сигнала (часто ошибочное), что влечет за собой аномальные ошибки в определении местоположения ИРИ. Вся остальная неиспользованная информация о поле сигнала (его параметрах) отбрасывается.

Повышение точности измерения местоположения, ИРИ обычно достигается за счет увеличения количества пространственно разнесенных измерителей, оптимизацией их размещения относительно зоны контроля и др. Однако увеличение количества измерителей более четырех, пяти вносит несущественный вклад в повышение точности местоопределения, возрастает себестоимость системы, затрудняется процесс управления ею.

В заявляемых способе и устройстве данное противоречие устраняется благодаря использованию одноэтапной обработки сигналов, которая базируется на использовании всей имеющейся информации о поле сигнала в точках приема.

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. На подготовительном этапе выполняют следующие операции. Заданную зону контроля, в рамках которой осуществляют местоопределение ИРИ (см. фиг.1а), делят на элементарные зоны привязки (см. фиг.1б). Размеры элементарной зоны привязки соответствуют предварительно заданной точности местоопределения {ΔX, ΔY}, например, 100 м×100 м. На следующем этапе находят географические координаты центров элементарных зон привязки {X, Y}_n и присваивают каждой из них порядковый номер (см. фиг.1б, в) из набора n=1, 2,...N.

Весь заданный диапазон частот шириной ΔF делят на поддиапазоны, ширина которых Δf определяется шириной пропускания приемных трактов измерителей (пеленгаторных пунктов) или значениями стандартной сетки частот, используемой в современных радиосредствах, например, для УВЧ-диапазона она составляет 25 кГц (см. фиг.1г). Поддиапазоны, количество которых P=ΔF/Δf, также нумеруют V=1, 2,..., Р.

На следующем этапе рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров для средних частот всех поддиапазонов частот f_v=Δf(2V-1)/2. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения разностей фаз сигналов Δϕ_lh(f_v) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках каждого пеленгаторного (термины «периферийный и центральный пеленгаторные пункты» в заявленных способе и устройстве условны, в их функции не входит определение пеленга θ и угла места β) пункта. В заявленном способе на всех пеленгаторных пунктах используют одинаковые антенные решетки размерности М, М>2. В общем случае размерность и форма решеток пеленгаторных пунктов может быть различной.

Порядок расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров следующий. Вводят координаты всех пеленгаторных пунктов и топологию их антенных систем (АС). Данные по топологии АС включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки и ее ориентацию относительно направления на север. При использовании антенной решетки с круговой эквидистантной структурой за направление ее ориентации принимают вектор, проходящий через второй антенный элемент в направлении первого антенного элемента. Для каждого пеленгаторного пункта определяют сектор обработки сигналов по азимуту (θ_min, θ_max) и необходимое разрешение (точность) вычисления углового параметра Δθ. Значения θ_min, θ_max и Δθ определяют исходя из места размещения пеленгаторного пункта относительно зоны контроля и требуемой точности местоопределения {ΔX, ΔY}. Например, для второго пеленгаторного пункта на фиг.1а показан сектор обработки сигналов (сектор 2) в горизонтальной плоскости и значения θ_min, θ_max. Последние выбираются исходя из того, чтобы вся зона контроля попала в сектор обработки сигналов. Аналогично определяется необходимая точность вычисления углового параметра Δθ. Погрешность определения параметра θ не должна приводить к ошибкам местоопределения, превышающим площадь элементарной зоны привязки. В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров эталонный источник размещают поочередно в центре каждой элементарной зоны привязки с известными координатами {X, Y}_n.

Вычисляют угловые параметры θ_rn сигнала для каждого r-го пеленгаторного пункта с учетом размещения источника в n-х точках зоны контроля и его удаление D_rn.

Далее для каждого углового параметра θ_rn эталонного источника в точке n вычисляют значения разностей фаз Δϕ_{l,h,r,n эт}(f_v) для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки всех пеленгаторных пунктов и всех частотных поддиапазонов

где - расстояние между h-м антенным элементом и эталонным источником расположенным в n-й элементарной зоне привязки; h, l∈(1...M), h≠l, i∈(1...((θ_max-θ_min)/Δθ)); Х_in, Y_in и X_h, Y_h - координаты эталонного источника и антенного элемента соответственно.

Полученные в результате расчетов (моделирования) эталонные первичные пространственно-информационные параметры (ƒ_v) оформляют в виде N эталонных массивов данных, вариант представления информации в которых показан на фиг.2. Здесь в рамках первого массива приведена очередность следования эталонной информации для первой элементарной зоны привязки n₁ ^э по всем R+1 пеленгаторным пунктам и Р поддиапазонам частот. Порядок формирования остальных N-1 эталонных массивов данных аналогичен. Рассчет и хранение эталонных массивов осуществляется а центральном пеленгаторном пункте.

При обнаружении одного или нескольких сигналов в заданной полосе частот ΔF формируют N массивов первичных пространственно-информационных параметров (см. фиг.3), структура представления информации в которой аналогична вышерассмотренной на фиг.2. Для этого на периферийных пеленгаторных пунктах параметры (ƒ_v), измеренные для всех сочетаний пар антенных элементов А_l,h всех Р частотных поддиапазонов, последовательно передают на центральный пеленгаторный пункт, на котором также измеряют параметры (ƒ_v) и совместно с данными, поступившими с периферийных пеленгаторных пунктов, их оформляют в N массивов первичных пространственно-информационных параметров.

Таким образом, в предлагаемом способе и устройстве первый этап обработки сигналов на пеленгаторных пунктах исключен, а вся необходимая информация о поле сигнала в точке приема, заключенная в первичных пространственно-информационных пара