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.

Известен способ, реализованный в подвижном радиопеленгаторе, описанном в Пат. РФ №2124222, МПК G01S 13/46, опубл. 27.12.1998 г. Он включает прием сигналов источников радиоизлучений (ИРИ) в заданной полосе частот ΔF перемещающимся в пространстве пеленгатором, измерение первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) обнаруженных сигналов с одновременным измерением вторичных параметров: времени измерения ППИП, координат местоположения и ориентации (в азимутальной плоскости) антенной решетки подвижного пеленгатора, преобразование ППИП в пространственные параметры: азимутальный угол θ, θ=0, 1, …, 360° и угол места β, β=0, 1, …, 90°. Способ-аналог позволяет определять параметры криволинейных траекторий перемещения объектов.

Однако аналог обладает недостаточной точностью измерения координат ИРИ в силу того, что в нем реализована двухэтапная обработка результатов измерений. На первом этапе в каждой j-й точке, j=1, 2, …, J, измеряют пространственные параметры θ_j, β_j, которые на втором этапе используют для вычисления местоположения ИРИ. В книге (Кондратьев В.И. и др. Многопозиционные радиотехнические системы / В.С. Кондратьев, А.Ф. Котов, Л.Н. Марков; Под ред. проф. В.В. Цветнова. - М.: Радио и связь, 1989 г., - 264 с.) показано, что системы с двухэтажной обработкой дают худшие результаты, чем при оптимальной одноэтажной обработке (см. там же, стр.13).

Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому является способ определения координат ИРИ, описанный в Пат. РФ №2283505, МПК G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25. На подготовительном этапе прототип включает вычисление количества N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, присвоение каждой элементарной зоне привязки порядкового номера n, n=1, 2, …, N, определение координат местоположения центров элементарных зон привязки {X,Y}_n, расчет и запоминание эталонных значений ППИП на выходах A_m,l-ных антенных элементов, где m,l=1, 2, …, M, m≠l, M>2, относительно направлений прихода тестирующего сигнала с дискретностью Δθ_k, где k=1, 2, …, K; К·Δθ_k=2π; причем ППИП рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2V-1)/2, где V=1, 2, …, P; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов, Δf∈ΔF ширина частотного поддиапазона, в процессе работы при обнаружении сигнала ИРИ на частоте f_ν включает измерение ППИП на выходах A_m,l-ных антенных элементов (АЭ) решетки с одновременным измерением вторичных параметров: координат местоположения пеленгатора и азимутальной ориентации его антенной решетки, вычисление для каждого направления в горизонтальной плоскости от -π до +π с дискретностью Δθ_k разности между эталонными и измеренными значениями ППИП, возведение в квадрат полученных разностей и их суммирование, запоминание результатов вычислений Φ_θ,j(f_ν) совместно со значениями вторичных параметров, последовательный сдвиг в азимутальной плоскости совокупности сумм Φ_θ,j(f_ν) на величину склонения антенной решетки пеленгатора Δθ_j,скл=iΔθ_k, где i=1, 2, …, I; I·Δθ_k=2π; относительно направления на север, запоминание скорректированной последовательности сумм Φ_θ,j,скл(f_ν), приведение в соответствие каждой элементарной зоне привязки азимутального угла θ_j,n, значение которого определяется углом между направлениями: координаты пеленгатора в j-й точке - север и пеленгаторов j-й точке - центр j-ой элементарной зоны привязки, формирование матрицы измерений R_j(θ_c,n)_ν, размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки, путем записи в ее элементы r_j,k,n значений скорректированных сумм Φ_θ,j,скл(f_ν), соответствующих углам θ_j,n, запоминание матрицы R_j(θ_c,n)_ν, сложение элементов r_j,k,n матрицы R_j(θ_c,n)_ν, с соответствующими элементами r_j-1,k,n предшествующей матрицы R_j-1(θ_c,n)_ν, присвоение суммарной матрице имени R_j(θ_c,n)_ν определение после выполнения J измерений ППИП минимальной суммы Φ_n(f_ν) в элементах матрицы измерений R_J(θ_c,n)_ν, принятие координат местоположения центра элементарной зоны привязки {X, Y}_n, соответствующие

minΦ_n(f_ν) за координаты местоположения обнаруженного ИРИ.

Способ-прототип позволяет повысить точность определения координат ИРИ в сложной сигнально-помеховой обстановке. Положительный эффект достигается благодаря реализации одноэтапной обработки результатов измерений, а следовательно, более полному учету информации о поле сигнала в точках его приема.

Однако прототип обладает недостатками, ограничивающими его применение. К их числу можно отнести:

ограниченную доступность сигналов ИРИ в УКВ-СВЧ-диапазонах частот в силу особенностей их распространения (пеленгаторная антенна находится недалеко от поверхности земли на борту пеленгатора на автомобильной базе);

отсутствие учета углов тангажа и крена относительно горизонта на стоянках и при перемещениях пеленгатора;

при рассмотрении зоны контроля использована плоская модель ее описания, что в большинстве случаев не соответствует действительности.

Известно подвижное устройство определения координат ИРИ по Пат. РФ №2124222, G01S 13/46, опубл. 27.12.1998 г. Аналог содержит устройство формирования пеленгов, вычислитель-формирователь, запоминающее устройство, блок решения системы линейных алгебраических уравнений, блок оценивания, блок определения координат, устройство навигации, генератор синхроимпульсов и устройство отображения с соответствующими связями.

Аналог позволяет определять параметры криволинейных траекторий движения объектов.

Однако устройство-аналог обладает низкой точностью измерения координат ИРИ в силу того, что в нем реализована двухэтапная обработка результатов измерений.

Наиболее близким по своей техникой сущности к заявляемому устройству определения координат источника радиоизлучения является устройство по пат. РФ №2283505 "Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения", МПК G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25.

Устройство-прототип состоит из блока измерения ППИП, радионавигатора, регистра сдвига, первого, второго, третьего и четвертого блоков памяти, первого сумматора, первого и второго вычислителей-формирователей, блока оценивания, первой, второй и третьей установочных шин и выходной шины, блока определения координат, блока индикации, счетчика импульсов, генератора синхроимпульсов, выход которого соединен со входом управления первого запоминающего устройства. Группа информационных входов первого блока памяти соединена с группой информационных выходов первого вычислителя-формирователя, первая группа информационных входов которого соединена с первой группой выходов радионавигатора. Последовательно соединены блок оценивания, блок определения координат и блок индикации, группа информационных выходов которого является выходной шиной устройства определения координат ИРИ. Группа информационных входов блока измерения ППИП является первой установочной шиной устройства определения координат ИРИ, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов регистра сдвига. Вход управления регистра сдвига соединен со вторым выходом радионавигатора. Вторая группа информационных входов первого вычислителя-формирователя является второй установочной шиной устройства определения координат ИРИ, а группа информационных выходов регистра сдвига соединена с группой информационных входов второго блока памяти. Группа адресных входов второго блока памяти соединена с группой информационных выходов первого блока памяти, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов второго вычислителя-формирователя. Группа адресных входов второго вычислителя-формирователя объединена с группой адресных входов первого блока памяти и группой информационных выходов счетчика импульсов. Вторая группа информационных входов первого сумматора объединена с группой информационных входов блока оценивания и группой информационных выходов четвертого блока памяти. Группа информационных входов третьего блока памяти соединена с группой информационных выходов первого сумматора, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов третьего блока памяти. Группа информационных входов третьего блока памяти соединена с группой информационных выходов второго вычислителя-формирователя, вход синхронизации которого объединен с тактовыми входами блока измерения ППИП, первого вычислителя-формирователя, первого сумматора, блока оценивания, входами управления второго, третьего и четвертого блоков памяти, счетным входом счетчика импульсов и выходом генератора тактовых импульсов. Вторая группа информационных входов блока определения координат является третьей установочной шиной устройства определения координат ИРИ.

Устройство-прототип позволяет повысить точность определения координат ИРИ в сложной сигнально-помеховой обстановке. Положительный эффект достигается благодаря реализации одноэтапной обработки результатов измерений, а следовательно, более полному учету информации о поле сигнала в точках его приема.

Однако прототип обладает недостатками, ограничивающими его применение. На стоянках и при перемещении пеленгатора, базирующегося на автомобильном шасси, учитывается лишь склонение его антенной системы. Отсутствие учета углов тангажа и крена относительно горизонта эквивалентно в данной ситуации искажению пространственного описания антенной системы (изменению расстояний между АЭ), что влечет за собой ошибки измерений. Кроме того, в прототипе при рассмотрении зоны контроля используется плоская модель ее описания, что во многих случаях не соответствует действительности. Последнее обстоятельство (наличие пересеченной местности, гор и т.д.) приводит к ошибкам измерений. Дополнительно следует отметить, что наличие городской застройки, пересеченной местности, леса и т.д. существенно ограничивает доступность сигналов ИРИ УКВ-СВЧ-диапазонов для пеленгаторов на автомобильной базе.

Целью заявляемых технических решений является разработка способа и устройства определения координат ИРИ, обеспечивающих повышение доступности сигналов ИРИ УКВ-СВЧ-диапазонов частот и точности их местоопределения благодаря размещению пеленгатора на летно-подъемном средстве (ЛПС), учету полной пространственной его ориентации и оптимизации алгоритма расчета направлений прихода сигнала, учитывающего его угломестную составляющую.

В заявляемом способе поставленная цель достигается тем, что в известном способе определения координат источника радиоизлучения, состоящего в том, что на подготовительном этапе вычисляют количество N=S/S₀ элементарных зон привязки, где S и S₀ - соответственно площади зоны контроля и элементарной зоны привязки, присваивают каждой элементарной зоне привязки порядковый номер n, n=1, 2, …, N, определяют координаты местоположения центров элементарных зон привязки

{X, Y}_n, рассчитывают и запоминают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) на выходах A_m,l-ных антенных элементов, где m,l=1, 2, …, M, m≠l, M>2, относительно направлений прихода тестирующего сигнала {θ_k}, с дискретностью Δθ_k в азимутальной плоскости, где k=1, 2, …, K; К·Δθ_k=2π, определяемой заданной точностью измерения координат ИРИ {ΔX, ΔY}, причем эталонные значения ППИП рассчитывают для средних частот f_ν=Δf(2V-1)/2, где V=1, 2, …, P; P=ΔF/Δf - число частотных поддиапазонов, Δf∈ΔF - ширина частотного поддиапазона, а в процессе работы при обнаружении пеленгатором в точке j, j=1, 2, …, J, сигнала ИРИ на частоте f_ν измеряют и запоминают ППИП на выходах A_m,l-x антенных элементов решетки, с одновременным измерением и запоминанием вторичных параметров: координат местоположения пеленгатора и его азимутальной ориентации, формируют матрицу измерений R_j(θ_c,n)_ν, размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки, складывают элементы r_j,c,n матрицы R_j(θ_c,n)_ν, соответствующими элементами r_j-1,c,n предшествующей матрицы R_j-1(θ_c,n)_ν, присваивают суммарной матрице имя R_j(θ_c,n)_ν, после выполнения J измерений ППИП определяют минимальную сумму Φ_n(f_ν) в элементах матрицы измерений R_j(θ_c,n)_ν, а за координаты местоположения обнаруженного ИРИ принимают координаты местоположения центра элементарной зоны привязки {X, Y}_n, соответствующие minΦ_n(f_ν).

Дополнительно рассчитывают эталонные значения ППИП { θ ^ k } для углов места β_γ прихода сигнала θ ^ k = ( θ k , β γ ) , γ=1, 2, …, Г; с дискретностью Δβ_γ, Δβ_γ·Г=π, в системе координат антенной системы.

При формировании матрицы измерений R_j(θ_c,n)_ν каждой элементарной зоне привязки приводят в соответствие направление прихода сигнала θ ^ c , j , n , θ ^ c , j , n = ( θ j , n , β j , n ) c , значение которого определяется координатами центра n-ой элементарной зоны привязки, координатами летно-подъемного средства j-ой точке: широтой B_{lps j}, долготой L_{lps j} и высотой H_{lps j}, углами ориентации ЛПС: крена K_{lps j}, тангажа τ_{lps j} и склонения ζ_{lps j}, а также углами ориентации антенны пеленгатора относительно борта ЛПС: крена k_ant, тангажа τ_ant и склонения ζ_ant. Каждому n-му направлению прихода сигнала θ ^ c , j , n ставят в соответствие эталонное значение ППИП θ ^ k , γ , n из набора { θ ^ k , γ , n } . Вычисляют разность между эталонными и измеренными значениями ППИП. Полученные разности возводят в квадрат и суммируют. На основе результатов вычислений формируют матрицу измерений R j ( θ ^ c , n ) , размерность которой определяется размерами зоны контроля и элементарной зоны привязки, путем записи в ее элементы r_j,c,n соответствующих значений сумм Φ_n(f_ν).

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявляемом способе за счет более полного учета пространственной ориентации антенны пеленгатора и использованию трехмерной технологии описания сигналов, а также размещению измерителя на борту летно-подъемного средства обеспечивается повышение доступности сигналов УКВ-СВЧ-диапазонов и точности местоопределения ИРИ.

В заявляемом устройстве определения координат источника радиоизлучения поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве определения координат источника радиоизлучения, включающем последовательно соединенные блок оценивания, блок определения координат и блок индикации, группа информационных выходов которого является выходной шиной устройства, а вторая группа информационных входов блока определения координат является третьей установочной шиной устройства, блок измерения первичных пространственно-информационных параметров, последовательно соединенные первый вычислитель-формирователь и второй вычислитель-формирователь, и первый блок памяти, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов второго вычислителя-формирователя, второй блок памяти, радионавигатор, группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов первого вычислителя-формирователя, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен со входами синхронизации блока измерения ППИП, первого и второго вычислителей-формирователей, первого и второго блоков памяти, и блока оценивания, дополнительно введены последовательно соединенные третий вычислитель-формирователь, предназначенный для вычисления в нормальной системе координат истинного вектора направления V → n j + = ( X n + , Y n + , Z n + ) j на центр n-ой элементарной зоны привязки с учетом измеренных в момент времени t_j пространственных углов пеленгатора, где n=1, 2, …, N, и четвертый вычислитель-формирователь, предназначенный для вычисления значений азимутального угла θ_n и угла места β_n на центр n-ой элементарной зоны привязки, где n=1, 2, …, N, группа информационных выходов которого соединена с группой адресных входов второго блока памяти, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов пятого вычислителя-формирователя, предназначенного для вычисления значений функции корреляции Φ_n(f_ν) и формирования матрицы измерений R_j(θ_c,n)_ν, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока измерения ППИП, третья группа информационных входов является шестой установочной шиной устройства, а группа информационных выходов соединена с группой информационных входов блока оценивания, а группа информационных входов третьего вычислителя-формирователя соединена с группой информационных выходов второго вычислителя-формирователя, блок определения пространственных параметров, предназначенный для нахождения предварительного направления { θ n ' , β n ' } на центр n-ой элементарной зоны привязки, n=1, 2, …, N, первая группа информационных входов которого является первой установочной шиной устройства, а группа информационных выходов соединена с первой группой информационных входов первого вычислителя-формирователя, устройство угловой ориентации, первая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора, второй группой информационных входов блока определения пространственных параметров и второй группой информационных входов третьего вычислителя-формирователя, вторая группа информационных входов является пятой установочной шиной устройства, а группа информационных выходов соединена с третьей группой информационных входов третьего вычислителя-формирователя, группа информационных входов первого блока памяти является четвертой установочной шиной устройства, входы синхронизации блока определения пространственных параметров, третьего, четвертого и пятого вычислителей-формирователей и устройства угловой ориентации объединены и соединены с выходом генератора синхроимпульсов, а группа информационных входов второго блока памяти является второй установочной шиной устройства.

При этом первый вычислитель-формирователь предназначен для перевода пространственных параметров летно-подъемного средства V → l p s = ( B l p s , L l p s , H l p s ) j в геоцентрическую систему координат V → l p s j = ( X l p s , Y l p s , Z l p s ) j , а вектора направления с борта ЛПС на n-ую элементарную зону привязки V → = ( θ n ' , β n ' ) j , где n=1, 2, …, N, в левостороннюю систему декартовых координат V → n j = ( X n , Y n , Z n ) j .

Второй вычислитель-формирователь предназначен для коррекции вектора направления на центр n-ой зоны привязки V → n j , n=1, 2, …, N, с учетом априорно известной ориентации антенной системы пеленгатора V → n j ' = ( X n ' , Y n ' , Z n ' ) j относительно борта транспортного средства.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: повысить точность местоопределения ИРИ УКВ-СВЧ-диапазонах частот, а благодаря размещению измерителя на ЛПС - увеличить их доступность.

Заявляемые объекты поясняются чертежами, на которых показаны:

на фиг.1 - иллюстрации, объясняющие:

а) причину искажения пространственного описания антенной решетки (расстояния между фазовыми центрами АЭ в горизонтальной плоскости) при различных углах ее наклона;

б) природу возникновения ошибки местоопределения ИРИ в условиях пересеченной местности;

на фиг.2 - показан порядок выполняемых операций:

а) разбиения зоны контроля на элементарные зоны привязки;

б) формирования векторов направления V → n j , на элементарные зоны

привязки;

на фиг.3 - обобщенный алгоритм определения координат ИРИ;

на фиг.4 - алгоритм расчета направления прихода сигнала;

на фиг.5 - обобщенная структурная схема устройства определения координат ИРИ;

на фиг.6 - порядок формирования массива эталонных ППИП;

на фиг.7 - порядок формирования массива измеренных ППИП;

на фиг.8 - обобщенный алгоритм определения предварительного направления на центры элементарных зон привязки в системе координат антенной системы;

на фиг.9 - обобщенный алгоритм определения истинного направления на центры элементарных зон привязки в системе координат антенной системы;

на фиг.10 - обобщенный алгоритм работы пятого вычислителя-формирователя;

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

Сущность изобретения состоит в следующем. В прототипе для каждой точки измерений j формируют набор значений корреляции на все направления в азимутальной плоскости (см. фиг.26). Далее эти значения вносятся в каждую ячейку памяти в соответствии с номерами элементарных зон привязки. Такой подход оправдан в связи с тем, что размерность этого набора существенно меньше количества элементарных зон привязки N, а расчет значения функции корреляции существенно дольше сопоставления элементарной зоне n, n=1, 2, …, N, конкретного направления.

В предлагаемых способе и устройстве для повышения точности определения координат ИРИ с ЛПС используют два параметра: азимут θ_k и угол места β_γ прихода сигнала. В результате размерность набора участвующих в процессе измерений значений корреляции в соответствии с алгоритмом прототипа возрастает в квадрате. Поэтому становится нецелесообразным выполнять расчет всех возможных корреляций для каждого измерения.

Проиллюстрируем вышесказанное. Рассмотрим зону контроля 100×100 элементарных зон привязки, в которой оценивание будет осуществляться с шагом по азимутальному углу θ_k и углу места β_γ в один градус. Последнее продиктовано не только заданной точностью измерений, но и тем фактом, что между соседними зонами и соседними направлениями функцию корреляции можно приближать самым быстрым способом - линейной или квадратичной интерполяцией. При таких условиях в прототипе необходимо выполнить 360 расчетов значений корреляции. Получивший дальнейшее развитие данный подход до оценивания в объеме (Пат. РФ 2327186) потребует 360×180=64800 вычислений. В предлагаемых способе и устройстве для каждой элементарной зоны привязки рассчитывают направление на нее с пеленгатора и далее значение функции корреляции, что позволяет сократить количество вычислений до 100×100=10000.

Большинство современных способов и устройств определения координат ИРИ базируется на следующих носителях: человек, автотранспорт различных классов, корабль, БЛА, вертолет, самолет, искусственных спутник Земли. Все они предназначены для решения определенного класса задач и имеют свои достоинства и недостатки. Способ-прототип базируется на использовании автотранспортного носителя пеленгатора. В связи с этим в качестве его основного недостатка выступает низкий уровень доступности сигналов УКВ-СВЧ-диапазонов частот в силу особенностей их распространения. Кроме того, боковые наклоны антенной решетки в процессе движения пеленгатора приводит к ошибкам измерений из-за изменения расстояния между фазовыми центрами АЭ в горизонтальной плоскости (см. фиг.1, а). Иначе данную ситуацию можно рассматривать как неучтенное измерение расстояния от АЭ до ИРИ. Дополнительный вклад в погрешности измерений вносит представление заданного района измерений в виде плоскости, что часто не соответствует действительности. В результате имеют место искажения расстояния от АЭ до ИРИ (см. фиг.1, б).

В предлагаемых способе и устройстве устраняются названные недостатки прототипа. Для обеспечения доступности сигналов УКВ-СВЧ-диапазонов предлагается разместить пеленгатор на ЛПС, например на беспилотном летательном аппарате (БЛА) «Орлан-10», выпускаемом ООО «СТЦ», Санкт-Петербург. Высокая точность определения собственного местоположения обеспечивается с помощью глобальной навигационной спутниковой системы (ГНСС) (см. B.C. Шебшаевич, П.П. Дмитриев, Н.В. Иванцевич и др. Спутниковые радионавигационные системы / Под ред. В.С. Шебшаевича. - М.: Радио и связь, 1993, стр.261-275). Однако кроме информации о собственном местоположении ЛПС и направлении его перемещения при решении задач определения местоположения ИРИ необходимо знание его пространственной ориентации: крена k_{lps j}, тангажа τ_{lps j} и курсового угла α_lps (угла сноса или склонения ζ_{lps j}), где

ζ_{lps j}=µ_{lps j}-α_{lps j}, µ_{lps j} - значение путевого угла в j-й точке БЛА. Эту информацию возможно получить с помощью известных устройств (см. Пат. РФ №2374659, МПК 7 60137/00, опубл. 27.11.2009 г., бюл. №33. Способ и устройство угловой ориентации летательных аппаратов; Пат. РФ №2371733, МПК 7 60135/0, опубл. 27.10.2009 г., бюл. №30. Способ определения ориентации летательных аппаратов).

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом (см. фиг.3 и 4). На подготовительном этапе по аналогии с прототипом заданную зону контроля S делят на элементарные зоны привязки S₀ (см. фиг.2). Размеры элементарной зоны привязки соответствуют предварительно заданной точности местоопределения ИРИ {ΔX, ΔY}. Далее находят географические координаты центров элементарных зон привязки {X, Y}_n и присваивают каждой из них порядковый номер n, n=1, 2, …, N. Полученная матрица элементарных зон привязки сохраняет свою актуальность только для конкретного района. В случае определения местоположения ИРИ в другом районе необходимо построить новую матрицу. Весь частотный диапазон ΔF делят на поддиапазоны, ширина которых Δf определяется шириной пропускания приемных трактатов пеленгатора или значениями стандартной сетки частот, используемых в современных радиосредствах. Для УВЧ-диапазона последняя составляет 25 кГц. Поддиапазоны, количество которых P=ΔF/Δf, также нумеруют: V=1, 2, …, P.

Далее рассчитывают эталонные значения ППИП для средних частот всех поддиапазонов f_ν=Δf(2V-1)/2. В качестве ППИП используют значения разности фаз сигналов Δφ_m,l, для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки пеленгатора. Порядок расчета эталонных ППИП известен (см. Пат. РФ №2327186, МПК 601913/46, опубл. 20.06.2008 г., бюл. №17). Вводят топологию антенной системы (АС), которая включает значения взаимных расстояний между АЭ. Величина погрешности измерений углов Δθ_k и Δβ_γ определяется из следующих соображений. Погрешности измерений параметров Δθ_k и Δβ_γ не должны приводить к ошибкам местоположения, превышающим площадь элементарной зоны привязки. В процессе расчета эталонных ППИП моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг антенной решетки пеленгатора с дискретностью Δθ_k и Δβ_γ, на удалении нескольких длин волн. При этом полагается, что фронт приходящей волны плоский. Для каждого из угловых параметров Δθ_k, k=1, 2, …K и Δβ_γ, γ=1, 2, …, Г, вычисляют значения разности фаз Δφ_m,l,эт(f_ν) для всех возможных комбинаций пар АЭ решетки и всех частотных поддиапазонов V:

где

- расстояние между плоскими фронтами в m-ном и l-ном антенных элементах, пришедших к решетке под углами Δθ_k в азимутальной и Δβ_γ в вертикальной плоскостях, m≠l; x_m, y_m, z_m и x_l, y_l, z_l - координаты m-го и l-го АЭ решетки, c - скорость света. В случае использования АС с плоским (горизонтальным) размещением АЭ (z_l=z_m) выражение (2) принимает вид

Полученные в результате измерений эталонные ППИП Δφ_m,l,эт(f_ν) оформляют в виде эталонного массива данных, вариант представления информации в котором показан на фиг.6.

Далее измеряют ориентацию АС пеленгатора в трех плоскостях, принятых в авиации как крена k_ant, тангажа l_ant и склонения ζ_ant {k_ant, l_ant, ζ_ant} относительно корпуса БЛА. Значения {k_ant, l_ant, ζ_ant} запоминают и в последующем используют для уточнения результатов измерения θ j ' и β j ' .

Исходя из того, что эталонные значения Δφ_m,l,эт(f_ν) зависят только от частоты f_ν, направления θ ^ k = ( θ k , β k ) в системе координат антенны и геометрии антенной решетки и не зависят от маршрута полета, положения ориентации БЛА, то эти значения рассчитываются один раз перед началом работы.

При обнаружении одного или нескольких сигналов в точке j в заданной полосе частот ΔF формируют массив измеренных ППИП (см. фиг.7), структура представления информации в котором аналогична вышерассмотренной на фиг.6. Для этого на борту БЛА значения Δφ_m,l,изм(f_ν)_j, измеренные в точке j для всех сочетаний пар антенных элементов A_m,l всех частотных поддиапазонов, оформляют в массив измеренных ППИП.

Для очередного цикла оценивания j формируют текущую матрицу измерений R j ( θ ^ c , n ) ν . Каждый из ее элементов r_j,c,n соответствует n-й элементарной зоне привязки. Нахождение элемента r_j,c,n матрицы R j ( θ ^ c , n ) ν начинают с вычисления предполагаемого направления прихода сигнала из центра n-й зоны {X, Y}_n на ЛПС без учета углов ориентации (используют только координаты ЛПС (БЛА) и объекта). Вычисляют смещения центра n-й элементарной зоны привязки относительно ЛПС по трем координатам (в декартовой системе координат с ЛПС, находящимся в ее центре). Оси системы координат направлены следующим образом: по касательной к меридиану

dB_{n j}, по касательной к параллели dL_{n j} и по перпендикуляру к земной поверхности dH_{n j} в метрах:

где D_eq - длина экватора в метрах.

Зная указанные координаты, несложно определить предварительные (без учета ориентации ЛПС) значения азимута θ n , j ' и угла места β n , j ' направления с ЛПС на центр элементарной зоны привязки путем перевода полученных результатов в сферическую систему координат

На следующем этапе на основе полученных результатов учитывают ориентацию ЛПС в пространстве путем последовательного перехода из одной системы координат в другую. С этой целью изначально на основе θ n , j ' и β n , j ' формируют вектор V → n , j в декартовой системе, удобный для применения матриц поворота на углы ориентации

Удобство применения вектора направления на центр n-й элементарной зоны привязки V → n , j основывается на следующем. Во-первых, в