Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Заявляемые объекты объединены одним 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 последний излучает импульсы с высокой частотой следования. Так, в случае, когда период следования импульсов излучателя меньше максимального времени задержки хотя бы на одном из боковых (периферийных) постов, возникает неоднозначность в определении координат, устранить которую практически невозможно (см. Смирнов Ю.А. Радиотехническая разведка. - М.: Воениздат, 2001 г., с.323-324). Способ предъявляет высокие требования к системе единого времени и скорости обмена информацией, что также затрудняет реализацию данного технического решения. Однако наиболее существенный недостаток аналогов состоит в невозможности определения координат ИРИ с помощью одного измерителя (реализация способа-аналога базируется на использовании трех и более измерителей).

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 направление на источник радиоизлучения, вычислении по результатам измерений радиальной скорости перемещения источника радиоизлучения в каждый момент измерения, дальности, азимута и частоты.

Способ-аналог позволяет определить местоположение ИРИ, однако ему также присущи недостатки: для его реализации требуется два измерителя, способ обладает недостаточной точностью определения 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).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ, реализованный в подвижном радиопеленгаторе, описанном в Пат. RU 2124222, МПК G 01 S 13/46, опубл. 27.12.1998 г. Он включает прием сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве пеленгатором, измерение первичных пространственно-информационных параметров обнаруженных сигналов с одновременным измерением вторичных параметров: времени измерения первичных параметров, координат местоположения и пространственной ориентации антенной решетки подвижного пеленгатора, преобразование первичных пространственно информационных параметров в пространственные параметры: азимутальный угол Θ, Θ=0,..., 360° и угол места β, β=0,..., 90°, многократное повторное измерение в процессе перемещения пеленгатора совокупности пространственных параметров обнаруженных сигналов и соответствующих им вторичных параметров, определение местоположения источников радиоизлучений с помощью решения системы линейных алгебраических уравнений.

Способ-прототип позволяет определять параметры криволинейных траекторий движения объектов.

Однако способ-прототип так же, как и аналоги, обладает недостаточной точностью измерения координат источников радиоизлучений в силу того, что в нем реализуют двухэтапную обработку результатов измерений. На первом этапе в каждой j-й точке, j=1,..., J, измеряют пространственные параметры Θ_j и β_j, которые на втором этапе используют для вычисления местоположения источника радиоизлучения. 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 ред. проф. В.В.Цветнова. - 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. там же, стр.13).

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому устройству определения координат источника радиоизлучения является "Подвижный радиопеленгатор" по Пат. RU 2124222, G 01 S 13/46, опубл. 27.12.1998 г.

Устройство-прототип состоит из устройства формирования пеленгов, вычислителя-формирователя, запоминающего устройства, блока решения системы линейных алгебраических уравнений, блока оценивания, блока определения координат, устройства навигации, генератора синхроимпульсов и устройства отображения. Первая группа информационных выходов устройства формирования пеленгов соединена с первой группой информационных входов вычислителя-формирователя и второй группой информационных входов блока определения координат. Вторая группа выходов устройства формирования пеленгов соединена с группой управляющих входов генератора синхроимпульсов. Вторая группа выходов генератора синхроимпульсов соединена с второй группой входов блока решения системы линейных алгебраических уравнений, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов запоминающего устройства. Вторая группа входов управления запоминающего устройства соединена с первой группой выходов генератора синхроимпульсов, а первая группа информационных входов соединена с группой информационных выходов вычислителя-формирователя. Вторая группа информационных входов вычислителя-формирователя соединена с группой информационных выходов устройства навигации. Группа информационных входов блока оценивания соединена с группой информационных выходов блока решения системы линейных алгебраических уравнений, а группа выходов соединена с первой группой входов блока определения координат. Группа информационных выходов блока определения координат соединена с группой информационных входов устройства отображения, группа информационных выходов которого является выходной информационной шиной подвижного радиопеленгатора.

Целью заявленных технических решений является разработка способа и устройства определения координат источника радиоизлучения на базе одного измерителя, обеспечивающих повышение точности местоопределения путем применения одноэтапной обработки.

В заявленном способе поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат ИРИ, включающем прием сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве пеленгатором, измерение первичных пространственно-информационных параметров обнаруженных сигналов с одновременным измерением и запоминанием вторичных параметров: координат местоположения пеленгатора и пространственной ориентации его антенной решетки, многократное повторное измерение совокупности первичных и вторичных параметров в процессе перемещения пеленгатора по свободной траектории, предварительно вычисляют количество N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки. Определяют координаты местоположения центров элементарных зон привязки. Присваивают каждой элементарной зоне привязки порядковый номер n=1, 2,..., N. Рассчитывают и запоминают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров на выходах A_m,l-ных антенных элементов антенной решетки пеленгатора, где m, l=1, 2,..., М; m≠l, М>2, относительно направлений прихода тестирующего сигнала с дискретностью ΔΘ_k, где k=1, 2,..., К; K·ΔΘ=2π. Значение ΔΘ_k определяется заданной точностью измерения координат источника радиоизлучения {ΔX, ΔY}. Эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2_ν-1)/2, где ν=1, 2,..., Р; Р=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов; Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона. При обнаружении пеленгатором в точке j, j=1, 2,..., J, сигнала источника радиоизлучения на частоте f_ν в каждом цикле измеряют первичные пространственно-информационные параметры на выходах A_m,l-ных антенных элементов решетки. Для каждого направления от -π до +π дискретностью ΔΘ_k вычисляют разность между эталонными и измеренными значениями первичных пространственно-информационных параметров. Полученные разности возводят в квадрат и суммируют, а результаты вычислений K_Θ,j,k(f_ν) запоминают совместно со значениями вторичных параметров. Последовательно сдвигают в азимутальной плоскости совокупность сумм K_Θ,j,k(f_ν) на величину склонения антенной решетки пеленгатора ΔΘ_j,скл=iΔΘ_k, где i=1, 2,..., I, IΔΘ_k=2π, относительно направления на север. Запоминают скорректированную последовательность сумм К_Θ,j,k,ск(f_ν). Каждой элементарной зоне привязки приводят в соответствие азимутальный угол Θ_j,k,n, значение которого определяется углом между направлениями: координаты пеленгатора в 7-й точке - север и пеленгатора в j-й точке - центр n-й элементарной зоны привязки. Формируют матрицу измерений R_j(Θ_k,n)_ν, размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки, путем записи в ее элементы r_j,k,n, соответствующие углам Θ_j,k,n, значений скорректированных сумм К_Θ,j,k,ск(f_ν). Запоминают матрицу R_j(Θ_k,n)_ν. Складывают элементы r_j,k,n матрицы R_j(Θ_k,n)_ν с соответствующими элементами r_j-1,k,n предшествующей матрицы R_j-1(Θ_k,n)_ν, а суммарной матрице присваивают имя R_j(Θ_k,n)_ν. После выполнения J измерений первичных пространственно-информационных параметров определяют минимальную сумму K_n(f_ν) в элементах матрицы измерений R_J(Θ_k,n)_ν, а координаты местоположения центра элементарной зоны привязки {X, Y}_n, соответствующей min K_n(f_ν), принимают за координаты местоположения обнаруженного источника радиоизлучения.

Для измерения первичных пространственно-информационных параметров в соответствующем поддиапазоне частот Δf_ν для каждой пары антенных элементов A_l,m подвижного пеленгатора (термины: "устройство определения координат радиоизлучения" и "подвижный пеленгатор" в рамках представленных материалов несут единую смысловую нагрузку и являются взаимозаменяемыми), находящегося в точке j, синхронно принятые высокочастотные сигналы преобразуют в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизируют их и квантуют. После этого из них формируют четыре последовательности отсчетов путем 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. Далее обе комплексные последовательности отсчетов сигналов преобразуют с помощью дискретного преобразования Фурье, попарно перемножают отсчеты сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента A_m на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента A_l, m, l=1, 2,..., М, m≠1. Рассчитывают для текущей пары антенных элементов разность фаз сигналов для каждой частоты поддиапазона V по формуле Δϕ_m,l(f_ν)=arctg(U_c(f_ν)_j/U_s(f_ν)_j). Далее значение разностей фаз Δϕ_m,l(f_ν)_j для всех возможных парных комбинаций антенных элементов подвижного пеленгатора используют в качестве первичных пространственно-информационных параметров для точки j.

В качестве отсчетов временного окна используют отсчеты функции Кайзера, или Блэкмана, или Хемминга, или треугольной функции.

Благодаря новой совокупности признаков в заявляемом способе достигается более полный учет информации о поле сигнала в J точках его приема. Указанные возможности реализуются при одноэтапном определении координат, что и обуславливает 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 устройства навигации, первого вычислителя-формирователя, первого запоминающего устройства, генератора синхроимпульсов, выход которого соединен с входом управления первого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого вычислителя формирователя, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов устройства навигации, последовательно соединенные блок оценивания, блок определения координат и устройство отображения, группа информационных выходов которого является выходной информационной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, дополнительно введены устройство измерения первичных пространственно-информационных параметров, регистр сдвига, второе запоминающее устройство, второй вычислитель-формирователь, счетчик импульсов, причем группа информационных входов устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров является первой установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов регистра сдвига, вход управления которого соединен с вторым выходом устройства навигации, вторая группа информационных входов первого вычислителя-формирователя является второй установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, а группа информационных выходов регистра сдвига соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов первого запоминающего устройства, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов второго вычислителя-формирователя, группа адресных входов которого объединена с группой адресных входов первого запоминающего устройства и группой информационных выходов счетчика импульсов, третье и четвертое запоминающие устройства и первый сумматор, вторая группа информационных входов которого объединена с группой информационных входов блока оценивания и группой информационных выходов четвертого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов первого сумматора, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов третьего запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов второго вычислителя-формирователя, вход синхронизации которого объединен с входами синхронизации устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров, первого вычислителя-формирователя, первого сумматора, блока оценивания, входами управления второго, третьего и четвертого запоминающих устройств, счетным входом счетчика импульсов и выходом генератора синхроимпульсов, а вторая группа информационных входов блока определения координат является третьей установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения.

Кроме того, устройство определения первичных пространственно-информационных параметров выполнено содержащим антенную решетку, выполненную из М антенных элементов, М>2, реализованных идентичными и расположенными в плоскости пеленгования, антенный коммутатор, изготовленный с М входами и с двумя выходами - сигнальным и опорным, притом выходы антенных элементов подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора, двухканальный приемник, выполненный по схеме с общими гетеродинами, входы которого соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами антенного коммутатора, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразования Фурье, выполненные двухканальными соответственно с опорным и сигнальным каналами и соединены последовательно, причем опорный и сигнальный входы аналого-цифрового преобразователя соединены соответственно с опорным и сигнальным выходами промежуточной частоты двухканального приемника, пятое, шестое и седьмое запоминающие устройства, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычитания, умножитель, второй сумматор и блок вычисления разностей фаз, первый информационный вход которого соединен с опорным выходом блока преобразования Фурье, сигнальный выход которого соединен с вторым информационным входом блока вычисления разностей фаз, информационные выходы которого соединены с группой информационных входов шестого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с группой информационных выходов пятого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является группой информационных входов устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров и первой установочной шиной устройства определения координат источника радиоизлучения, а синхровход объединен с синхровходами второго сумматора, аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока вычисления разностей фаз, блока вычитания, умножителя, а также входами управления антенного коммутатора, пятого, шестого и седьмого запоминающих устройств и входом синхронизации устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров, группа информационных выходов блока вычитания поразрядно соединена с первой и второй группами информационных входов умножителя, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов второго сумматора, группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов седьмого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого является группой информационных выходов устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: повысить точность местоопределения ИРИ 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 свойствами 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 результата, что позволяет считать заявляемый объект соответствующим условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемые объекты поясняются чертежами на которых показаны:

на фиг.1 порядок выполнения операций для третьей точки измерений (j=3) и поддиапазона ν:

а, б) формирование элементарных зон привязки и присвоения им порядкового номера;

в) определение координат центра элементарных зон привязки;

г) разбиение заданной полосы частот на поддиапазоны;

д, е) формирование эталонного массива первичных пространственно-информационных параметров;

ж) формирование массива измеренных первичных пространственно-информационных параметров;

з) формирование массива невязок эталонных и измеренных первичных пространственно-информационных параметров с дискретностью в азимутальной области ΔΘ_k=1⁰;

и) вычисление сумм K_Θ,3(f_ν) с дискретностью ΔΘ_k=1⁰;

к) вычисление скорректированных сумм К_Θ,3,ск(f_ν);

л) присвоение каждой элементарной зоне привязки n, n=1, 2,..., N; в точке измерений j=3 соответствующего азимутального угла Θ_j,k,n;

м) формирование матрицы измерений;

на фиг.2 - порядок формирования эталонного массива первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.3 - порядок формирования массива измеренных первичных пространственно-информационных параметров в точке j=3;

на фиг.4 - очередность вычисления сумм K_Θ,j,k(f_ν) в j-й точке измерений поддиапазона V для различных направлений ΔΘ_k;

на фиг.5 - порядок измерения для каждой элементарной зоны привязки n соответствующего азимутального угла;

на фиг.6 - пространственный спектр сигналов на частоте f_ν, сформированный на основе измерения разности фаз Δϕ_l,m,изм(f_ν)_j и Δϕ_l,m,эт(f_ν);

на фиг.7 - эпюры напряжений, поясняющие порядок формирования первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.8 - исходные данные для моделирования оцениваемого способа определения координат источника радиоизлучения;

на фиг.9 - зависимость аномальной ошибки оценивания координат для одно- и двухэтапной обработки и соотношения сигнал/шум;

на фиг.10 - структурная схема заявляемого устройства определения координат источника радиоизлучения;

на фиг.11 - структурная схема устройства измерения первичных пространственно-информационных параметров;

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

на фиг.13 - вариант размещения эллиптической антенной решетки на крыше автомобиля типа "Газель";

на фиг.14 - алгоритм вычисления эталонных значений первичных пространственно-информационных параметров;

на фиг.15 - структурная схема первого вычислителя-формирователя;

на фиг.16 - алгоритм вычисления для каждой элементарной зоны привязки и j-й точки измерений соответствующего азимутального угла Θ_j,k,n;

на фиг.17 - структурная схема блока оценивания;

на фиг.18 - рисунок к реферату.

Из современного уровня развития техники известно, что местоопределение ИРИ может осуществляться следующими способами (см. Кондратьев B.C. и др. Многопозиционные радиотехнические системы / В.С.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 и 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 сложных условиях измерений (в городской черте, горах), низком отношении сигнал/шум ошибки местоопределения резко возрастают из-за многолучевости (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 или точек измерения (применительно к системам местоопределения на базе подвижных пеленгаторов), оптимизацией их размещения относительно зоны контроля или маршрута движения измерителя и др. Однако увеличение количества измерителей (точек измерения j) более четырех, пяти в пространственно разнесенных точках вносит несущественный вклад в повышение точности местоопределения. Применительно к системе местоопределения на базе подвижного пеленгатора увеличение числа J точек измерения неминуемо приводит к увеличению времени измерений, что в большинстве практических случаев является недопустимым в силу ограниченного времени работы ИРИ в эфире. Ситуация еще более усугубляется, если ИРИ находится на мобильной базе.

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 выполняются следующие операции. Заданную зону контроля, в рамках которой осуществляется местоопределение ПРИ (см. фиг.1а), делят на элементарные зоны привязки (см. фиг.1б). Размеры элементарной зоны привязки соответствуют предварительно заданной точности местоопределения {ΔХ, ΔY}, например 50 м · 50 м. На следующем этапе находят географические координаты центов 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 частотный диапазон ΔF делят на поддиапазоны, ширина которых Δf определяется шириной пропускания приемных трактов пеленгатора 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_ν=Δf(2V-1)/2. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения радиосетей фаз сигналов Δϕ_m,l(f_ν) для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки подвижного пеленгатора.

Выбор Δϕ_m,l(f_ν) в качестве первичного пространственно-информационного параметра основан на следующем. Одним из наиболее перспективных направлений реализации измерителей пространственных параметров является использование интерферометрических пеленгаторов (см. Логинов Н.А. Актуальные вопросы радиоконтроля в Российской Федерации. - М.: Радио и связь, 2000, стр.138-139). Интерферометры существуют двух типов: фазовые и корреляционные (см. там же, стр.138). В материалах Пат. US №4728959 "Радиопеленгационная система", МПК G 01 S 5/04, опубл. 8.08.1986 г., отмечается, что в сильно пересеченной местности и городских условиях в меньшей степени подлежат искажению фазовые параметры сигнала. Кроме того, в книге Torrieri D.J. Principles of military communications system. Dedham. Massachusetts. Artech House, inc., 1981. - 298 p. отмечается, что "потенциальные возможности оценки угла прихода сигнала путем сравнения фазы выше, чем у корреляционного интерферометра, если оцениваемый сигнал узкополосен и имеет малую нестабильность несущей частоты".

Порядок расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров следующий. Вводят топологию антенной системы. Данные по топологии включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки. В подвижных пеленгаторах обычно используют антенные решетки с круговой или эллиптической пространственной структурой. В качестве направления ориентации антенной решетки, как правило, принимают вектор, проходящий через диаметрально противоположные антенные элементы и совпадающий с продольной осью транспортного средства в направлении его кабины.

Величина погрешности измерения углового параметра ΔΘ определяется из следующих соображений. Погрешность измерения параметра Θ не должна приводить к ошибкам местоопределения, превышающим площадь элементарной зоны привязки. В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг антенной решетки подвижного пеленгатора с дискретностью ΔΘ_k на удалении нескольких длин волн. При этом полагается, что фронт приходящей волны плоский. Для каждого углового параметра ΔΘ_k, k=1, 2,..., К, вычисляют значение разностей фаз Δϕ_m,l,k,эт(f_ν) для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки и всех частотных поддиапазонов V:

Δϕ_m,l,k,эт(f_ν)=2πf_νR_m,l(ΔΘ_k)/С,

где

расстояние между плоскими фронтами волны в m-м и l-м антенных элементах, пришедших к решетки под углом ΔΘ_k, m≠l; x_m, y_m и x_l, y_l - координаты m-го и l-го антенных элементов решетки.

Полученные в результате измерений эталонные первичные пространственно-информационные параметры Δϕ_m,l,к,эт(f_ν) оформляются в виде эталонного массива данных, вариант представления информации в котором показан на фиг.1д, е и фиг.2.

При обнаружении одного или нескольких сигналов в точке j в заданной полосе частот ΔF формируют массив измеренных первичных пространственно-информационных параметров (см. фиг.1ж, фиг.3), структура представления информации в котором аналогична вышерассмотренной на фиг.2. Для этого на подвижном пеленгаторе значения Δϕ_m,l(f_ν)_j, измеренные в точке j для всех сочетаний пар антенных элементов A_m,l всех Р частотных поддиапазонов, оформляют в массив первичных пространственно-информационных параметров.

Таким образом, в предлагаемом способе и устройстве первый этап обработки сигналов на подвижном пеленгаторе исключен (этап преобразования первичных пространственно-информационных параметров в пространственные параметры), а вся необходимая информация о поле сигнала в точке j его приема, заключенная в первичных пространственно-информационных параметрах, используется в процессе ее дальнейшей обработки.

В рамках заявляемого способа достоверность информации о поле сигнала достигается:

габаритными характеристиками (разносом между антенными элементами) антенной решетки подвижного пеленгатора;

размерностью (количеством антенных элементов М) антенной решетки подвижного пеленгатора;

характеристиками антенных элементов и их взаимной ориентацией.

Осуществление этих требований рассматривается ниже в рамках реализации устройства определения координат источника радиоизлучения.

На следующем этапе реализации заявляемого способа для каждой j-й точки измерений, в которой обнаружены сигналы в поддиапазоне V, последовательно для всех направлений ΔΘ_k, k=1, 2,..., К; К·ΔΘ_k=2π, вычисляют разность между эталонными Δϕ_m,l,эт(f_ν) и измеренными Δϕ_m,l,изм(f_ν) пространственно-информационными параметрами (см. фиг.1з), которые возводят в квадрат и суммируют в соответствии с выражением (см. фиг.1и и фиг.4):

На фиг.4 иллюстрируется порядок вычисления сумм K_k(f_ν) для j-й точки измерений на частоте f_ν для различных направлений ΔΘ_k. Одновременно с измерением первичных пространственно-информационных параметров и вычислением (1) определяется склонение антенной решетки подвижного пеленгатора относительно направления на север. Данная операция может быть выполнена с помощью гирокомпаса или навигатора GPS (см. Garmin. GPS навигаторы 12, 12XL, 12СХ. Руководство пользователя www.jj.connect.ru). Измеренное значение склонения ΔΘ_j,скл в дальнейшем используется для последовательного сдвига найденных сумм K_Θj(f_ν) в азимутальной плоскости (см. фиг.1к). В результате выполнения этой операции формируется и запоминается скорректированная последовательность сумм К_Θ,j,ск(f_ν).

Одновременно с рассмотренными выше измерениями определяется местоположение подвижного пеленгатора с помощью устройства навигации, например GPS. Координаты местоположения пеленгатора в дальнейшем используются для приведения в соответствие каждой элементарной зоне привязки текущего азимутального угла Θ_j,k,n. Последний определяется как угол между двумя векторами: подвижный пеленгатор в j-й точке - север и подвижный пеленгатор в j-й точке - центр соответствующей элементарной зоны привязки (см. фиг.1л и фиг.5).

На основе полученных угловых данных формируют матрицу измерений R_j(Θ_k,n)_ν, размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки. Данная операция реализуется путем записи в элементы r_j,k,n (соответствующие углам Θ_j,k,n) значений скорректированных сумм K_Θ,j,ск(f_ν) (см. фиг.1м).

На следующем этапе складывают содержимое элементов r_j,k,n матрицы R_j(Θ_k,n)_ν с содержимым соответствующих элементов r_j-1,k,n матрицы R_j-1(Θ_k,n)_ν, которая была сформирована в результате измерений на предыдущей точке j-1. Суммарной матрице присваивают имя R_j(Θ_k,n)_ν. После выполнения J измерений первичных пространственно-информационных параметров определяют минимальную сумму K_n(f_ν) в элементах результирующей матрицы измерений R_J(Θ_k,n)_ν. Координаты местоположения центра элементарной зоны привязки {X, Y}_n, соответствующие min K_n(f_ν), принимают за координаты местоположения обнаруженного на частоте f_ν источника радиоизлучения.

Таким образом, вся необходимая информация о поле сигнала из нескольких точек его приема накапливается и за один этап обработки преобразуется в искомые координаты ИРИ. При этом достигается заметное повышение точности измерений за счет более полного учета информации о поле сигнала в условиях его многолучевости и при низких отношениях сигнал/шум.

Изложенное иллюстрируется на фиг.6, где представлен пространственный спектр D(Θ)_ν сигналов на частоте f_ν, сформированный на основе вычисления скалярных величин K_Θ(f_ν). Значения K_Θ(f_ν) находятся в однозначной зависимости от направления прихода сигнала и вычисляются в соответствии с выражением

где к - разрядность углового спектра D(