Metode određivanja položaja objekata. Daljinomjerno-diferencijalno-daljinomjerna metoda za određivanje koordinata lokacije izvora radioemisije i uređaj koji ju provodi - metoda N-ležišta

05.05.2024

Radiotehničke metode mjerenja vanjske putanje

Oprema za vanjska mjerenja putanje, koja se temelji na principu radiotehnike, ima veći domet praćenja i univerzalnija je u usporedbi s optičkom opremom. Omogućuje vam određivanje ne samo kutnih koordinata zrakoplova, već i udaljenosti do objekta, njegove brzine, kosinusa smjera linije dometa itd.

Rangiranje u sustavima radiotehnike svodi se na određivanje vremena kašnjenja tD dolazak emitiranih ili reflektiranih radio signala koji su proporcionalni dometu

D=ct D ,

Gdje S=3×10 8 m/s - brzina širenja radio valova.

Ovisno o vrsti korištenog signala, definicija tD može se provesti mjerenjem faze, frekvencije ili izravnog vremenskog pomaka u odnosu na referentni signal. Pronađena je najveća praktična primjena puls (privremeno) I fazne metode. U svakom od njih, mjerenje dometa može se provesti kao neželjeni, dakle zahtjev put. U prvom slučaju raspon D=ct D, u drugom - D=0,5ct D.

Na pulsna metoda bez zahtjeva U zrakoplovu i na zemlji ugrađeni su mjerači vremena visoke preciznosti x 1 I x 2, sinkroniziran prije pokretanja (Sl. 9.5). Prema impulsima u 1 kroničar x 1 ugrađeni odašiljač P emitira pulsne signale s periodom T. Uređaj za prijem tla itd prihvaća ih kroz t D =D/c. Interval tD između impulsa prizemnog kronizatora u 2 i impulse u 1 na izlazu prijemnika odgovara izmjerenom rasponu.

Na pulsna metoda zahtjeva signal šalje zemaljski odašiljač, prima ga prijamnik na brodu i šalje natrag.

Riža. 9.5. Princip mjerenja dometa metodom bez pulsa.

Točnost ovih metoda raste s povećanjem frekvencije pulsa.

Fazna metoda mjerenje raspona je da je kašnjenje signala određeno faznim pomakom između signala zahtjeva i odgovora (slika 9.6).

Riža. 9.6. Metoda rangiranja faza

Zemaljski odašiljač emitira vibracije:

u 1 =A 1 sin(w 0 t+j 0)=A 1 sinj 1 ,

Gdje A 1- amplituda,

w 0- kružna frekvencija,

j 0- početna faza,

j 1 - faza titranja signala.

Ugrađena oprema prenosi signal u 1, a zemaljski prijemnik prima signal

u 2 =A 2 sin=A 2 sinj 2 ,

Gdje j A- fazni pomak uzrokovan prolaskom signala u opremi, određen proračunom ili eksperimentom.

Promjena faze oscilacija signala u 2 relativno u 1 određuje se relacijom:

j D =j 2 -j 1 =w 0 t D =LpD/(T 0 s),

odakle je raspon?

Gdje l 0- valna duljina.

Prilikom mjerenja parametri kutnog gibanja Amplitudna i fazna metoda najviše se koriste u radiotehnici zrakoplova.

Amplitudna metoda temelji se na usporedbi amplituda signala na različitim položajima odašiljačke ili prijamne antene. U ovom slučaju moguće su dvije mogućnosti implementacije goniometrijskih sustava: amplitudski smjerokaz i beacons. U prvom slučaju uređaj za odašiljanje P nalazi se na zrakoplovu, a dijagram zračenja zemaljskog prijemnog uređaja itd periodički zauzima položaj I ili II (sl. 9.7).

Riža. 9.7. Amplitudna metoda za mjerenje kutnih parametara

Ako kut a=0, tada će razina signala na oba položaja uzorka zračenja biti ista. Ako a¹0, tada će amplitude signala biti različite, a iz njihove razlike može se izračunati kutni položaj zrakoplova.

U slučaju kada se informacije o kutnom položaju moraju nalaziti u zrakoplovu, koristite amplituda beacon. Da biste to učinili, odašiljač se postavlja na tlo, a dijagram zračenja zemaljske antene se skenira, povremeno zauzimajući položaje I i II. Usporedbom amplituda signala koje prima brodski prijamnik, određuje se kutni položaj zrakoplova.

Fazna metoda na temelju mjerenja razlike u udaljenosti od zrakoplova do dvije referentne točke O 1 I O 2(Slika 9.8).

Riža. 9.8. Fazna metoda za određivanje kutnih parametara

U ovom slučaju, udaljenost do objekta R 1 I R 2 određena faznom razlikom DJ harmonijske oscilacije koje emitira izvor smješten u točkama O 1 I O 2. Kosinus kuta smjera q definirano:

Gdje U- udaljenost između točaka O 1 I O 2.

Primjer kompleksa mjerenja vanjske putanje koji se koristi u terenskoj praksi je sustav "Track" (Sl. 9.10). Ova oprema, razvijena i proizvedena u SKB mjernoj opremi NTIIM, koristi koordinatno-goniometarski princip.

Sastoji se od dva televizijska teodolita za praćenje 1, kontrolnog sustava 2, jedinstvenog sustava za sinkronizaciju vremena 3, sustava za snimanje i obradu informacija 4. Sustav "Track" omogućuje vam dobivanje informacija o koordinatama, brzini, koeficijentu otpora, kao i promatranje ponašanje objekta na ekranu monitora .

Riža. 9.10. Sustav vanjskih mjerenja putanje "Track":

1-praćenje televizijskog teodolita; 2-kontrolni sustav; 3-jedinički sustav sinkronizacije vremena; 4-sustavi za snimanje i obradu informacija

Glavne karakteristike sustava "Track" navedene su u nastavku:

Pogreška u mjerenju kutnih koordinata pri kutu elevacije do 60 stupnjeva:

Statički - 15 lučnih sekundi

U dinamici - 30 lučnih sekundi,

Maksimalni parametri praćenja objekta

Kutna brzina - 50 stupnjeva/s,

Kutno ubrzanje - 50 stupnjeva/s 2,

Učestalost snimanja kutnih koordinata slika objekata je 25-50 sličica/sek.

Najvažniji zadatak vanjskog balističkog istraživanja je određivanje prostornog položaja središta mase zrakoplova, koji je jednoznačno određen s tri prostorne koordinate. U ovom slučaju navigacija koristi koncepte površina i položajnih linija.

Pod, ispod položaj površine razumjeti geometrijski položaj točaka položaja zrakoplova u prostoru, karakteriziran konstantnom vrijednošću mjerenog navigacijskog parametra (primjerice, kut elevacije, kut azimuta, domet itd.). Pod, ispod linija položaja, razumjeti sjecište dviju položajnih ploha.

Položaj točke u prostoru može se odrediti sjecištem dviju položajnih linija, triju položajnih ploha i položajne crte s položajnom plohom.

U skladu s vrstom mjerenih parametara, razlikuje se sljedećih pet metoda za određivanje lokacije zrakoplova: goniometar, daljinomjer, ukupni i diferentni daljinomjer i kombinirani.

Metoda goniometra temelji se na istovremenom mjerenju kutova viziranja zrakoplova iz dvije različite točke. Može se temeljiti i na optičkim i na radiotehničkim načelima.

Na kineteodolitska metoda nanosna površina na a=konst je okomita ravnina, a položajna ploha na b=konst- kružni stožac s vrhom u točki O (slika 9.11, a).

Riža. 9.11. Određivanje koordinata objekta metodom filmskog teodolita,

a) ploha i linija položaja, b) shema određivanja koordinata

Njihovo sjecište određuje liniju položaja koja se podudara s generatrisom stošca. Stoga je za određivanje položaja zrakoplova potrebno odrediti koordinate točke sjecišta dviju položajnih linija OD 1 I OD 2(Sl. 9.11, b), dobivena istodobno iz dvije mjerne točke O 1 I O 2.

U skladu s razmatranom shemom, koordinate zrakoplova određene su formulama:

Gdje U- udaljenost između mjernih točaka,

R- radijus Zemlje u određenom području.

Korištenje metoda daljinomjera koordinate zrakoplova određene su točkom sjecišta triju sfernih ploha s polumjerima jednakima rasponu D. Međutim, u ovom slučaju, neizvjesnost se javlja zbog činjenice da tri sfere imaju dvije točke sjecišta, kako bi se eliminiralo koje dodatne metode orijentacije se koriste.

Metoda diferencijskog i ukupnog daljinomjera temelji se na određivanju razlike ili zbroja raspona od zrakoplova do dvije mjerne točke. U prvom slučaju položajna ploha je dvolisni hiperboloid i za određivanje koordinata objekta potrebno je imati još jednu (vodeću) stanicu. U drugom slučaju, položajna površina ima oblik elipsoida.

Kombinirana metoda Obično se koristi u radarskim sustavima, gdje je položaj zrakoplova definiran kao točka presjeka sferne pozicione površine s polumjerom jednakim dometu ( D=konst), položaj stožaste površine ( b=konst) i vertikalni položaj površine ( a=konst).

Doppler metoda određivanje brzine i lokacije zrakoplova temelji se na učinku promjene frekvencije nosivog signala koji emitira odašiljač i percipira prijamni uređaj ovisno o brzini njihovog relativnog kretanja:

F d =¦ pr -¦ 0,

Gdje F D- Doppler frekvencija,

¦ pr - frekvencija primljenog signala,

¦ 0 - frekvencija odaslanog signala.

Moguće je napraviti Doppler frekvencijska mjerenja neželjeni ili zahtjev metoda. Na neželjeni metoda, radijalna brzina zrakoplova na valnoj duljini signala l 0, je definirano:

V r = F d l 0,

na zahtjev metoda:

V r = F d l 0 /2.

Da biste odredili domet, morate integrirati rezultate mjerenja brzine leta tijekom vremena koje se objekt pomiče od početne točke. Pri izračunavanju koordinata koriste se ovisnosti za ukupne sustave daljinomjera.

Sheme za određivanje parametara zrakoplova na temelju Dopplerovog efekta prikazane su na slici 9.12.

Riža. 9.12. Shema za određivanje koordinata zrakoplova Dopplerovom metodom:

a) bez signalnog releja, b) sa signalnim relejem

Pri provođenju vanjskih trajektorskih mjerenja kretanja malih zrakoplova (metci, topnička i raketna zrna) koriste se Doppler radarske stanice DS 104, DS 204, DS 304 proizvođača NTIIM.

Riža. 9.13. Doppler radarske stanice

DS 104, DS 204, DS 304

Koriste metodu upita i omogućuju vam da odredite brzine na bilo kojem dijelu putanje, trenutne koordinate u vertikalnoj ravnini, izračunate ubrzanja, Machove brojeve, koeficijent otpora, prosječna i srednja odstupanja početne brzine u grupi hitaca.

Glavne tehničke karakteristike stanice DS 304 su sljedeće:

Minimalni kalibar - 5 mm,

Raspon brzine - 50 – 2000 m/s,

Domet - 50000 m,

Pogreška mjerenja brzine - 0,1%,

Frekvencija signala sondiranja - 10,5 GHz,

Razina generirane snage signala je 400 mW.

U općem slučaju, trenutni položaj objekta u prostoru određen je s tri koordinate u jednom ili drugom koordinatnom sustavu. Za karakterizaciju kretanja objekta također su potrebne derivacije koordinata, čiji broj ovisi o složenosti putanje objekta. U praksi se najčešće koriste derivacije ne više od drugog reda, tj. brzina i akceleracija objekta. U ovom slučaju obično se misli na koordinate i njihove izvodnice za težište objekta. Često se mjere samo koordinate, a njihove se derivacije dobivaju diferenciranjem. Također je moguće izravno procijeniti komponentu relativne brzine objekta okomito na prednji dio elektromagnetskog vala koji dolazi do antene mjerenjem Dopplerovog pomaka frekvencije. Integriranjem brzine objekta možete dobiti odgovarajuću koordinatu, a njezinim diferenciranjem možete dobiti ubrzanje.

Kod aktivnog radara, uzimajući u obzir dvosmjerno širenje signala (od radara do cilja i natrag), frekvencija reflektiranog signala zbog Dopplerovog efekta razlikuje se od frekvencije emitiranog za vrijednost c proporcionalnu radijalna komponenta relativne brzine, koja se može izračunati formulom

ako je poznata valna duljina emitiranog signala i izmjerena vrijednost Dopplerovog pomaka frekvencije. Treba napomenuti da je formula (7.2) točna samo za vrijednosti brzine mnogo manje od brzine širenja radio valova, kada se relativistički učinak može zanemariti.

Radarsko određivanje koordinata temelji se na svojstvu radiovalova da se šire pravocrtno i konstantnom brzinom u homogenom mediju. Brzina širenja radiovalova ovisi o elektromagnetskim svojstvima medija i nalazi se u slobodnom prostoru (vakuumu). Gdje to ne uzrokuje značajne pogreške, obično se uzima približna vrijednost brzine. Konstantnost brzine i pravocrtnosti širenja radiovalova omogućuje izračunavanje dometa D od radara do objekta mjerenjem vremena putovanja signala od radara do objekta i natrag:

Svojstvo ravnosti širenja radiovalova temelj je radiotehničkih metoda za mjerenje kutnih koordinata u smjeru dolaska signala s objekta. U ovom slučaju koriste se usmjerena svojstva antene.

Metode radiotehnike također omogućuju izravno pronalaženje razlike u udaljenosti od objekta do dva razmaknuta odašiljača mjerenjem razlike u vremenu prijema njihovih radio signala na objektu određujući njegovu lokaciju.

U radionavigaciji se pri pronalaženju lokacije objekta uvode pojmovi radionavigacijskih parametara, površina i položajnih linija.

Radionavigacijski parametar (RPP) je fizikalna veličina koju izravno mjeri RNS (udaljenost, razlika ili zbroj udaljenosti, kut).

Položajnom plohom smatra se geometrijsko mjesto točaka u prostoru koje imaju istu RNP vrijednost.

Položajna linija je linija presjeka dviju položajnih ploha. Položaj objekta određuje se sjecištem triju položajnih ploha ili plohe i položajne linije.

U skladu s vrstom izravno mjerenih koordinata, postoje tri glavne metode za određivanje položaja objekta: goniometar, daljinomjer i diferentni daljinomjer. Kombinirana metoda goniometra i daljinomjera također se široko koristi.

Metoda goniometra. Ova metoda je najstarija, budući da je mogućnost određivanja smjera dolaska radio valova ustanovio A. S. Popov još 1897. godine provodeći pokuse radiokomunikacija u Baltičkom moru.

Ovo koristi svojstva usmjerenosti antene prilikom odašiljanja ili primanja radio signala. Postoje dvije mogućnosti za konstruiranje goniometrijskih sustava: radiogoniometar i radiofar. U sustavu za traženje smjera antena prijemnika (goniometar) je usmjerena, a odašiljač (radiofar) ima višesmjernu antenu. Kada se pelenomjer (DF) i radio-far (RM) nalaze u istoj ravnini, na primjer na površini Zemlje, smjer do beacon-a karakterizira smjer a (slika 7.1, a). Ako se smjer mjeri od geografskog meridijana (smjer sjever-jug), tada se naziva pravi smjer ili azimut. Azimut se često smatra kutom u horizontalnoj ravnini, mjeren iz bilo kojeg smjera koji se uzima kao nula. Smjer se određuje na lokaciji prijemnika, koja može biti na Zemlji ili na objektu. U prvom slučaju, pravljenje objekta provodi se sa Zemlje i, ako je potrebno, izmjerena vrijednost smjera se prenosi na objekt (na brodu) putem komunikacijskog kanala. Kada se pelenometar nalazi na objektu, smjer do radiofara mjeri se izravno na brodu.

Sustav radio-fara (slika 7.1, b) koristi radio-far s usmjerenom antenom i višesmjernim prijemnikom. U ovom slučaju, na mjestu prijamnika, obrnuti smjer se mjeri u odnosu na smjer metka koji prolazi kroz točku u kojoj se nalazi radiofar. Često se koristi svjetionik s rotirajućim dnom. U trenutku kada se donja os poklapa s nultim smjerom (na primjer, sjever), druga, neusmjerena, PM antena emitira poseban nulti (sjeverni) signal, koji prima prijemnik sustava i početak je kuta računati. Fiksiranjem trenutka podudarnosti osi rotirajućeg dna svjetionika sa smjerom prema prijemniku (na primjer, na maksimumu signala), možete pronaći obrnuti ležaj, koji s ravnomjernom rotacijom dna svjetionika , proporcionalan je vremenskom intervalu između primanja nultog signala i signala u trenutku pravca.

U ovom slučaju, prijemnik je pojednostavljen, što je važno kada se nalazi na brodu. Položajna površina goniometra RNS je okomita ravnina koja prolazi kroz nosivu liniju.

Kada se koriste zemaljski RP i RM, linija položaja bit će ortodroma - luk velikog kruga koji prolazi kroz točke lokacije RP i RM. To je linija presjeka položajne plohe s površinom Zemlje. Pravi smjer (IP) je kut između meridijana i ortodrome. Na udaljenostima malim u usporedbi s polumjerom Zemlje, ortodroma je aproksimirana ravnim segmentom. Za određivanje položaja RP (Sl. 7.1, c), potreban je drugi RM. Pomoću dva ležaja možete pronaći mjesto RP kao točku sjecišta dviju položajnih linija (dvije ortodrome na zemljinoj površini). Ako se sustav nalazi u svemiru, tada je potreban treći radio-far za određivanje lokacije RP-a. Svaki par (RP - RM) omogućuje vam da pronađete samo površinu položaja, koja će u ovom slučaju biti ravnina. Pri određivanju lokacije prijamnika pretpostavlja se da su poznate koordinate PM-a.

U pomorskoj i zračnoj navigaciji uvodi se pojam tečaja - kut između uzdužne osi broda (projekcija uzdužne osi zrakoplova na površinu Zemlje) i smjera početka kutova, koji se bira kao geografski ili magnetski meridijan, kao i linija ortodrome. Prema ovom izboru razlikuju se pravi, magnetski i ortodromski tečaj. Za zrakoplov, visina leta se koristi kao treća koordinata pri pronalaženju lokacije - apsolutna (mjerena od razine Baltičkog mora), barometrijska (mjerena barometarskim visinomjerom u odnosu na razinu koja se uzima kao nula) i prava (najkraća okomica udaljenost do površine ispod, mjerena radio visinomjerom). Pri korištenju radio visinomjera, lokacija zrakoplova se određuje kombinacijom metoda goniometra i daljinomjera za mjerenje koordinata.

Metoda daljinomjera. Ova se metoda temelji na mjerenju udaljenosti D između točaka emitiranja i prijema signala prema vremenu njegovog širenja između tih točaka.

U radionavigaciji, daljinomjeri rade s aktivnim signalom odgovora koji emitira antena odašiljača transpondera (Sl. 7.2, a) kada primaju signal zahtjeva. Ako je vrijeme propagacije signala zahtjeva i odgovora isto, a vrijeme formiranja signala odgovora u transponderu zanemarivo, tada je domet izmjeren ispitivačem (radio daljinomjerom) . Reflektirani signal također se može koristiti kao odgovor, što se radi pri mjerenju radarskog dometa ili visine radio visinomjerom.

Pozicijska površina sustava daljinomjera je površina lopte polumjera D. Pozicijske linije na fiksnoj ravnini ili sferi (na primjer, na površini Zemlje) bit će krugovi, zbog čega se sustavi daljinomjera ponekad nazivaju kružnim . U ovom slučaju, mjesto objekta određuje se kao točka sjecišta dviju položajnih linija. Budući da se krugovi sijeku u dvije točke (sl. 7.2,b), nastaje dvosmislenost reference, kako bi se eliminiralo koja dodatna sredstva orijentacije se koriste, čija točnost može biti niska, ali dovoljna za pouzdan izbor jednog od dva sjecišta bodova. Budući da se vrijeme kašnjenja signala može mjeriti s malim pogreškama, daljinomjer RNS omogućuje pronalaženje koordinata s visokom točnošću. Metode radiodometa počele su se koristiti kasnije od goniometrijskih metoda. Prvi uzorci radijskih daljinomjera na temelju faznih mjerenja vremenskog kašnjenja razvijeni su u SSSR-u pod vodstvom L. I. Mandelstama, N. D. Papaleksija i E. Ya Shchegolev-a 1935.-1937. Metoda pulsnog dometa korištena je u pulsnom radaru razvijenom 1936.-1937. pod vodstvom B. Kobzareva.

Metoda diferencijalno-daljinomjera. Pomoću indikatora prijemnika koji se nalazi na objektu određuje se razlika u vremenu prijema signala odašiljača dviju referentnih postaja: . Stanica A se naziva glavna, jer se uz pomoć njenih signala sinkronizira rad podređene stanice B. Mjerenje razlike u udaljenosti, proporcionalno vremenskom pomaku signala sa stanice A i B, omogućuje nam da pronađemo samo poziciju. površina koja odgovara ovoj razlici i ima oblik hiperboloida. Ako se indikator prijemnika i stanice A i B nalaze na površini Zemlje, tada nam mjerenje omogućuje dobivanje crte položaja na površini Zemlje u obliku hiperbole c.

Za dvije postaje možete konstruirati familiju hiperbola sa žarištima na mjestima stanica A i B. Udaljenost između stanica naziva se baza. Za danu bazu, familija hiperbola je mapirana unaprijed i digitalizirana. Međutim, jedan par stanica omogućuje određivanje samo linije položaja na kojoj se objekt nalazi. Da bi se odredio njegov položaj, potreban je drugi par stanica (slika 7.3), čija baza mora biti smještena pod kutom u odnosu na bazu prvog para. Tipično, glavna stanica A je zajednička i sinkronizira rad podređenih stanica i . Mrežu linija položaja takvog sustava čine dvije obitelji hiperbola koje se presijecaju, što omogućuje pronalaženje lokacije indikatora prijemnika (PI) koji se nalazi na objektu.

Točnost sustava diferencijalno-daljinomjer veća je od goniometrijske točnosti i približava se točnosti daljinomjera. Ali njegova glavna prednost je neograničeni kapacitet, budući da zemaljske stanice mogu opsluživati neograničeni broj PI-ova koji se nalaze unutar dometa sustava, budući da nema potrebe imati odašiljač na otkrivenom objektu, kao u sustavu daljinomjera. Valja napomenuti da su asimptote hiperbola ravne linije koje prolaze kroz središte baze svakog para stanica u sustavu, dakle, na udaljenostima koje su nekoliko puta veće od duljine baze, linije položaja degeneriraju u ravne linije. uslijed čega se sustav diferentnog daljinomjera može koristiti kao goniometar.

Ovisno o vrsti signala zemaljskih postaja i načinu mjerenja vremenskog pomaka primljenih PI signala, razlikuju se impulsni, fazni i impulsno-fazni mjerni RNS za mjerenje raspona razlike.

Načelo sustava pulsnog daljinomjera razlike predložio je sovjetski inženjer E.M. Rubchinsky 1938. godine, ali su takvi sustavi postali široko rasprostranjeni tek na kraju Drugog svjetskog rata, kada su razvijene metode za precizno mjerenje vremenskog položaja impulsa. Prvi sustav faznih razlika i daljinomjera (fazna sonda) stvoren je u SSSR-u 1938. Kasnije je ovaj princip korišten u sustavima Decca, Coordinator itd.

Kombinirana metoda goniometra i daljinomjera. Ova metoda vam omogućuje da pronađete lokaciju objekta iz jedne točke. Kombinirana metoda obično se koristi u radarima koji mjere kosi domet D, azimut i kut elevacije P (slika 7.4). Elevacijski kut je kut između pravca prema objektu i horizontalne ravnine (površine Zemlje). Azimut se mjeri iz smjera sjever-jug ili drugog pravca koji se uzima kao početni. Preračunavanjem glavnih koordinata također možete pronaći visinu, vodoravni raspon i njegove projekcije u smjeru sjever-jug i zapad-istok.

Određivanje lokacije objekta s jedne točke i korištenjem jedne postaje velika je prednost kombinirane metode koja se također široko koristi u navigacijskim radiosustavima kratkog dometa.

Razmotrene metode za određivanje položaja objekta u odnosu na točke s poznatim koordinatama (RNT radionavigacijske točke) pomoću površina i položajnih linija nazivaju se položajnim.

Osim pozicionih metoda, navigacija koristi metode mrtvog računanja integriranjem izmjerene brzine (doppler ili aerometar) ili akceleracije (akcelerometar), te geodetske i komparativne metode temeljene na usporedbi televizijskih, radarskih i drugih slika područja s odgovarajućim kartama. .

Također koriste metode korelacijsko-ekstremne navigacije temeljene na određivanju strukture fizičkog polja karakterističnog za određeno područje (na primjer, reljef) i usporedbi parametara tog polja s odgovarajućim parametrima pohranjenim u RNS uređaju za pohranu. Prednosti ovih metoda su autonomija, mala interferencija i odsustvo gomilanja pogrešaka u određivanju lokacije objekta.

Na temelju ukupno izmjerenih geometrijskih parametara sustav za određivanje lokacije izvora EMR-a dijeli se na:

· triangulacija (goniometar, peligonator);

· diferencijski daljinomjeri;

· kutno-diferencijalni daljinomjeri.

Vrsta i broj mjerenih geometrijskih veličina određuju prostornu strukturu sustava za određivanje lokacije izvora EMR: broj prostorno odvojenih prijemnih točaka signala izvora EMR i geometriju njihovog položaja.

Metoda triangulacije (goniometar, smjerokaz) temelji se na određivanju smjerova (ležajeva) prema izvoru EMR-a u dvije točke u prostoru pomoću radiogoniometara raspoređenih na bazi d (Sl. 18, a).

Riža. 18. Objašnjenje triangulacijske metode za određivanje položaja izvora EMR-a u ravnini (a) iu prostoru (b)

Ako se izvor EMR-a nalazi u vodoravnoj ili okomitoj ravnini, tada je za određivanje njegovog položaja dovoljno izmjeriti dva kuta azimuta μ1 i μ2 (ili dva kuta elevacije). Mjesto izvora EMR određeno je sjecištem ravnih linija O1I i O2I - dviju položajnih linija.

Da biste odredili položaj izvora u prostoru, izmjerite kutove azimuta qa1 i qa2 na dvije razmaknute točke O1 i O2 i kut elevacije qm1 na jednoj od tih točaka ili, obrnuto, kutove elevacije qm1 i qm2 na dvije prijemne točke i azimutni kut qa1 na jednom od njih (slika 18, b).

Izračunom se udaljenost od jedne od prijemnih točaka do izvora može odrediti korištenjem izmjerenih kutova i poznate osnovne vrijednosti d:

odavde izjednačavamo dva izraza za h:

Dakle, udaljenost do izvora

Metodu triangulacije je lako tehnički implementirati. Stoga se naširoko koristi u radio i RTR sustavima, u sustavima pasivne radarske raznolikosti za detekciju i određivanje koordinata emitirajućih objekata.

Značajan nedostatak metode triangulacije je da s povećanjem broja EMR izvora koji se nalaze u području pokrivanja pelenometara, može doći do lažnih detekcija nepostojećih izvora (slika 19). Kao što je vidljivo sa slike 19, uz određivanje koordinata tri prava izvora I1, I2 i I3, detektira se i šest lažnih izvora LI1, ..., LI6. Lažne detekcije mogu se eliminirati pri korištenju metode triangulacije dobivanjem suvišnih informacija o izvorima pelengometrije - povećanjem broja razmaknutih radiogoniometara ili identificiranjem primljene informacije kao pripadnosti određenom izvoru. Identifikacija se može provesti usporedbom signala koje primaju pelenometri prema frekvenciji nosača, razdoblju ponavljanja i trajanju impulsa

Riža. 19.

Dodatne informacije o izvorima također se dobivaju unakrsnom korelacijskom obradom signala primljenih na razmaknutim točkama u prostoru.

Otklanjanje lažnih detekcija pri korištenju metode triangulacije moguće je i dobivanjem podataka o razlici udaljenosti od izvora zračenja do prijemnih točaka (lokacije radiogoniometra). Ako točka sjecišta nosivih linija ne leži na hiperboli koja odgovara razlici raspona, tada je lažna.

Metoda mjerenja razlike i dometa za određivanje lokacije temelji se na mjerenju, korištenjem RES-a, razlike u udaljenosti od izvora EMR-a do prijemnih točaka razdvojenih u prostoru udaljenošću d. Položaj izvora na ravnini nalazi se kao sjecište dviju hiperbola (dvije razlike raspona mjerene na tri prijemne točke) koje pripadaju različitim bazama A1A2, A2A3 (Sl. 20). Žarišne točke hiperbola podudaraju se s mjestima prijemnih točaka.

Riža. 20.

Prostorni položaj izvora EMR-a određen je s tri razlike dometa, mjereno na tri do četiri prijemne točke. Mjesto izvora je sjecište tri hiperboloida revolucije.

Metoda goniometra-diferencije-daljinomjera za određivanje lokacije uključuje mjerenje, pomoću RES-a, razlike u udaljenosti od izvora EMR-a do dvije razmaknute prijemne točke i mjerenje smjera prema izvoru na jednoj od tih točaka.

Za određivanje koordinata izvora na ravnini dovoljno je izmjeriti azimut μ i razliku raspona arterijskog tlaka od izvora do prijemnih točaka. Mjesto izvora određeno je sjecištem hiperbole i pravca.

Za određivanje položaja izvora u prostoru potrebno je dodatno izmjeriti elevacijski kut izvora EMR-a na jednoj od prijemnih točaka. Izvorište se nalazi kao točka presjeka dviju ravnina i površine hiperboloida.

Pogreške u određivanju položaja izvora EMR-a na ravnini ovise o pogreškama mjerenja dviju geometrijskih veličina:

· dva ležaja u triangulacijskim sustavima;

· dvije razlike u rasponu u sustavima za mjerenje udaljenosti;

· jedan smjer i jedna razlika dometa u sustavima kutno-diferencijskih daljinomjera.

S centriranim Gaussovim zakonom distribucije pogrešaka u određivanju položajnih linija, srednja kvadratna vrijednost pogreške u određivanju lokacije izvora je:

gdje su varijance pogrešaka u određivanju položajnih linija; r je koeficijent unakrsne korelacije slučajnih pogrešaka u određivanju položaja linija L1 i L2; r - kut presjeka položajnih linija.

Za neovisne pogreške u određivanju položajnih linija, r = 0.

Uz triangulacijsku metodu određivanja mjesta izvora

Pogreška srednje kvadratne pozicije

Kada koristite identične pelengometre

Najveća točnost bit će kada se položajne linije sijeku pod pravim kutom (r = 90°).

Pri ocjeni pogrešaka u određivanju položaja izvora u prostoru potrebno je uzeti u obzir pogreške mjerenja triju geometrijskih veličina. Pogreška lokacije ovisi u ovom slučaju o relativnoj prostornoj orijentaciji ploha položaja. Najveća točnost određivanja položaja bit će kada se normale na položajne površine sijeku pod pravim kutom.

Položaj objekta u prostoru određen je s tri koordinate x i, i=1,2,3, u jednom ili drugom koordinatnom sustavu. Položaj objekta na Zemljinoj površini određen je dvjema koordinatama. Metode lociranja podijeljene su u sljedeće skupine:

§ pregledni i usporedni;

§ mrtve metode obračuna;

§ metode položajnih linija.

Anketne i komparativne metode temelje se na usporedbi promatrane karte područja s referentnom kartom pohranjenom u memoriji sustava. Promatrana karta pokazuje položaj objekta. Kombinacija referentne karte s promatranom omogućuje određivanje njezinih koordinata.

Kartice koje se koriste mogu imati različitu fizičku prirodu. To može biti slika zemljine površine u optičkom ili radarskom dometu, karta zvjezdanog neba u optičkom ili radijskom dometu, karta radiotoplinskog zračenja sa zemljine površine itd.

Usklađivanje karte obično se provodi pronalaženjem njihove unakrsne korelacijske funkcije. Za 2D karte

gdje je funkcija unakrsne korelacije (MCF); – promatrana slika; – referentna slika; x, y – koordinate točke na promatranoj karti; x 0, y 0 – koordinate ishodišta.

Maksimum unakrsne korelacijske funkcije javlja se kada je x 0 +Dx=x, y 0 +Dy=y. Vrijednosti Dh, Du u ovoj točki odgovaraju pomaku referentne karte u odnosu na stvarnu. Potpuno poravnanje mapa je fiksirano na maksimalnom VCF-u, zbog čega se metoda ponekad naziva korelacijsko-ekstremna.

U navigaciji se koristi anketno-komparativna metoda.

Mrtvo računanje se također koristi u navigaciji. Bit metode mrtvog računanja je da se na objektu (brod, automobil, oklopni transporter itd.) polazeći od točke s poznatim koordinatama x 0, y 0, ubrzanja a x (t), a y ( t) ili brzina v x (t), v y (t) br svake od koordinata. Brzina kretanja određuje se integriranjem ubrzanja.

Na primjer:

a zatim i sama koordinata x(t) = x 0 + Dx(t).

Uređaji za mjerenje ubrzanja (akcelerometri) temelje se na korištenju drugog Newtonovog zakona

gdje je m tjelesna težina; F – sila koja se na njega primjenjuje; a je ubrzanje koje tijelo prima kao rezultat djelovanja sile F na njega.

U opružni ovjes postavljen je teret mase m. Pod utjecajem

ubrzanje, teret se kreće, a kretanje, koje se mjeri, proporcionalno je ubrzanju.

Sustavi koji se temelje na mjerenju ubrzanja nazivaju se inercijski. Postoje navigacijski sustavi u kojima se ne mjeri ubrzanje a(t), već sama brzina v(t). U tu svrhu koristi se Dopplerov efekt.

Metoda koja se najviše koristi u radarskoj i radionavigaciji je metoda pozicione linije. Metoda pozicijske linije temelji se na konceptu pozicijske plohe - plohe u prostoru na kojoj je mjerena radioveličina konstantna.

Udaljenost, razlika udaljenosti i smjer mogu se izravno mjeriti metodama radiotehnike. Razmotrimo odgovarajuće položajne plohe.

1. Površina jednakih raspona, R = const. Očito je ovo sfera. Sjecište sfere s ravninom (na primjer, s ravninom Zemlje) daje liniju položaja - kružnicu (sl. 3.50). Njegova jednadžba je u polarnim koordinatama.

2. Ploha jednakih ležajeva (pravaca), a = const. Ako se smjer mjeri u vodoravnoj ravnini od geografskog meridijana (smjer sjever-jug - N-S), naziva se pravi smjer ili azimut. Sjecište ravnine jednakih azimuta s površinom zemlje daje ravnu liniju - liniju jednakih ležajeva (sl. 3.51).

3. Ploha jednakih razlika udaljenosti - površina na kojoj razlika udaljenosti do dviju fiksnih točaka u prostoru ostaje konstantna. U svemiru je to hiperboloid, a na površini zemlje hiperbola. Na sl. 3.52 točke A i B su točke s poznatim koordinatama, R A – R B = R AB = const – jednadžba pravca jednakih razlika udaljenosti:

R AB = cDt AB,

gdje je Dt AB razlika u vremenu propagacije signala od točke O do točaka A i B.

Temeljno je važno da se u ovoj metodi ne mjere udaljenosti R A i R B, već se mjeri njihova razlika R AB.

U radarskoj i radionavigaciji koriste se sljedeći načini lociranja ciljeva koji se temelje na korištenju navedenih pozicionih površina.

Metoda daljinomjera. Iz tri točke u prostoru određuju se udaljenosti do objekta. Sjecište dviju položajnih ploha (sfera) daje položajnu liniju. Sjecište ove linije s trećom sferom daje položaj objekta u prostoru.

Na sl. Slika 3.53 prikazuje interpretaciju metode primijenjene na ravninu. Kao što se može vidjeti sa slike, dvije položajne linije sijeku se u dvije točke. Da biste identificirali onaj koji odgovara pravom položaju objekta, morate imati približne podatke o njemu ili koristiti treću liniju položaja. Metoda se široko koristi u navigaciji: od broda se određuju udaljenosti R A i R B do točaka A i B s poznatim koordinatama, zatim se izračunava njegov položaj.

Metoda određivanja smjera (goniometar), koja se naziva i triangulacija. Razmotrimo to u odnosu na ravninu. Iz dvije točke P 1 i P 2, čiji je položaj na ravnini poznat, određuju se pravci prema objektu O (sl. 3.54). Tada se položaj predmeta u odnosu na te točke određuje rješavanjem trokuta P 1 P 2 O:

(3.24)

gdje je L baza daljinomjera.

Raspon R 1 i smjer a 1 su koordinate objekta u polarnom koordinatnom sustavu sa središtem u točki P 1.

Metoda peingoniranja koristi se u raznim varijantama. U jednoj od njih točka O je objekt koji zrači čije koordinate treba odrediti. To se postiže određivanjem pravca pomoću neemisionih uređaja smještenih u točkama P 1 i P 2 s poznatim koordinatama. Da bi se izračunao domet R, smjer s jedne smjerokazne točke, recimo P 2, prenosi se na drugu, na primjer, putem radio kanala. Ova metoda određivanja lokacije postala je raširena u sustavima elektroničkog ratovanja.

U radionavigacijskim sustavima, vrijednosti kutova a 1 i a 2 izmjerene radiogoniometrima prenose se putem radio kanala do objekta O, gdje se provode proračuni.

U drugoj verziji metode koja se koristi u radionavigaciji, u točki O nalazi se konzument radionavigacijskih informacija s radio prijamnikom na brodu. U točkama P 1 i P 2 s poznatim koordinatama nalaze se odašiljački radionavigacijski uređaji.

Ugrađeni radio prijamnik može imati usmjereni prijem, to jest mogućnost nalaženja smjera. Takvi uređaji nazivaju se radio kompasi. Određivanjem pravaca prema višesmjernim izvorima zračenja P 1 i P 2 (pogonske stanice) izračunavaju lokaciju navigacijskog objekta. Ugrađeni radio prijemnik može biti višesmjeran. U ovom slučaju, na točkama P 1 i P 2 postavljaju se nosivi svjetionici - uređaji za radio odašiljanje, čiji signali ovise o smjeru zračenja unutar 0 - 2p u azimutu. Pravci se određuju prema primljenim signalima svjetionika.

Metoda daljinomjera-goniometra. Iz jedne točke u prostoru mjeri se udaljenost do objekta R i smjer (azimut) prema njemu (sl. 3.55). Ova metoda se najčešće koristi u radaru. Raspon R određen je kašnjenjem primljenog signala u odnosu na emitirani:

Kutni položaj cilja u horizontalnoj i vertikalnoj ravnini: a – azimut, b – kut elevacije (elevacijski kut), određuju se amplitudnim ili faznim metodama.

Diferencijalno-daljinomjerna (hiperbolička) metoda. Promotrimo ga u odnosu na ravninu (sl. 3.56).

Neka objekt promatranja (točka O) emitira signale. Mjere se razlike u vremenima dolaska ovih signala Dt AB, Dt BC u prostorno odvojenim točkama A i B, B i C. Iz njih se izračunavaju razlike udaljenosti i konstruiraju položajne linije (hiperbole), čije sjecište određuje položaj objekta. Za sinkronizaciju rada prijemnih točaka A, B i C, između njih moraju postojati komunikacijske linije. Vrijede sljedeće relacije:

U ovoj izvedbi, metoda se koristi u sustavima elektroničkog ratovanja, kada je potrebno odrediti koordinate izvora zračenja protivničke strane.

Metoda lociranja različitog dometa naširoko se koristi u radionavigaciji. U ovoj se opciji u točki O (vidi sl. 3.56) nalazi potrošač navigacijskih informacija. U točkama A, B i C nalaze se odašiljači s poznatim koordinatama koji emitiraju sinkrone signale. Struktura signala sadrži elemente koji omogućuju određivanje njihove pripadnosti određenom emiteru. Potrošač je opremljen radijskim prijemnikom koji vam omogućuje da istovremeno primate signale iz odašiljačkih točaka i mjerite razliku u njihovom vremenu prijema Dt AB, Dt BC. Razlika u udaljenostima DR AB, DR BC izračunava se pomoću formula; položaj točke O određuje se iz razlike u udaljenostima.

Radarski sustavi

U kontekstu povećanih borbenih sposobnosti zračno-kosmičkog napada, značajno se povećao opseg zadataka koje rješava protuzračna obrana zemlje. Prije svega, to se odnosi na provođenje svih vrsta izviđanja, osiguranje protuzračne obrane najvažnijih državnih i vojnih objekata te pokrivanje strateških pravaca. Izvođenje koordiniranih akcija protuzračne obrane moguće je samo korištenjem radiotehničkih sastava, postrojbi i postrojbi opremljenih suvremenim radarima za različite namjene i namjene. Vođenje borbenih operacija borbenih zrakoplova i protuzračnih raketnih snaga bez analize zračne situacije u stvarnom vremenu ne samo da je neučinkovito, već je i osuđeno na poraz. Da bi se riješili problemi osiguranja sigurnosti zemlje u zračnom svemiru, potrebno je stvoriti jedinstveni sustav izviđanja i upozorenja o napadima iz zračnog prostora, koji će osigurati pravodobnost, potpunost i urednost prijema informacija.

Izum se odnosi na područje radiotehnike, odnosno na sustave radijskog nadzora za određivanje koordinata lokacije izvora radio emisija (ERS). Ostvareni tehnički rezultat je smanjenje troškova hardvera. Predložena metoda temelji se na primanju RES signala antenama, mjerenju razlike u vremenu prijema signala iz RES-a na više točaka u prostoru skeniranjem radio prijamnika, pretvorenom u sustav jednadžbi, a također se temelji na korištenju dva identična , stacionarne radijske osmatračnice (RP), od kojih se jedna uzima kao vodeća, spajanje na drugu komunikacijsku liniju, uz kalibraciju mjerača vrijednosti kašnjenja dolaska signala na (RP), pomoću referentne radioelektroničke opreme (RES ) s poznatim parametrima signala i koordinatama lokacije, tada se kvazi-sinkrono skeniranje i mjerenje razina signala na određenim fiksnim frekvencijama ugađanja provodi na RP i iznosu kašnjenja u dolasku RES signala. Informacije iz podređenog RP prenose se u nadređeni, gdje se izračunavaju omjer razine i razlika u kašnjenju dolaska RES signala, uzimajući u obzir rezultate kalibracije mjerača i dvije jednadžbe za položaj RES. sastavljaju se, od kojih svaki opisuje krug s polumjerom jednakim udaljenosti od RP do RES. Udaljenosti se određuju omjerom razina signala i razlike u vremenu prijema signala izmjerenim na RP koristeći samo jedan par antena s poznatim azimutom osi glavnog snopa i dijagramom zračenja, od kojih se glavni snop svake nalazi u različitim poluravnine u odnosu na osnovnu liniju, a koordinate IR određene su numeričkom metodom rješavanja sastavljenih jednadžbi, uzimajući kao istinite samo koordinate koje se odnose na poluravninu u odnosu na osnovnu liniju u kojoj je glavni režanj nalazi se antena s najvišom razinom primljenog signala. Uređaj koji provodi metodu sadrži dva identična RP-a, od kojih je jedan glavni, a na svakoj stanici sadrži usmjerene antene, mjerni skenirajući radio-prijemnik, mjerač kašnjenja dolaska signala, računalo i na određeni način povezani komunikacijski uređaj. 2 n.p. f-li, 2 ilustr.

Nacrti za RF patent 2510038

Izum se odnosi na područje radiotehnike, odnosno na sustave radijskog nadzora za određivanje koordinata lokacije izvora radio emisija (ERS), informacije o kojima nema podataka u bazi podataka (na primjer, državna radiofrekvencijska služba ili državna služba nadzora veza). Izum se može koristiti u potrazi za lokacijom neovlaštenih sredstava komunikacije.

Poznate su metode za određivanje koordinata PRI-a, koje koriste najmanje tri pasivna pelengometra, čije se težište područja sjecišta identificiranih azimuta na fronti dolaska vala uzima kao procjena lokacije. . Glavni principi rada takvih pelenometara su amplituda, faza i interferometrija. Široko korištena metoda je metoda amplitudnog pelindžiranja, koja koristi antenski sustav koji ima dijagram zračenja s izraženim maksimumom glavnog snopa i minimalnim stražnjim i bočnim snopom. Takvi antenski sustavi uključuju npr. logaritamske ili antene s kardioidnom karakteristikom itd. Kod amplitudske metode mehaničkom rotacijom postiže se položaj antene pri kojem izlazni signal ima najveću vrijednost. Ovaj pravac je uzet kao pravac za Iran. Nedostaci većine tražilica smjera uključuju visok stupanj složenosti antenskih sustava, sklopnih uređaja i prisutnost višekanalnih radio prijemnika, kao i potrebu za brzim sustavima obrade informacija.

Prisutnost u saveznim okruzima državne radiofrekvencijske službe radijskih kontrolnih postaja međusobno povezanih središnjom točkom opsežne mreže, opremljenih sredstvima za primanje radiosignala, mjerenje i obradu njihovih parametara, omogućuje dopunu njihovih funkcija zadacima određivanje koordinata lokacije onih radioaktivnih izvora, informacije o kojima nema u bazi podataka, bez pribjegavanja korištenju složenih i skupih pelengometara.

Poznata je metoda kojom se za određivanje koordinata lokacije RES-a koriste N, najmanje četiri stacionarna radijska kontrolna mjesta koja se ne nalaze na istoj ravnoj liniji, od kojih se jedna uzima kao osnovna, koja povezuje s preostalih N-1 stupova po komunikacijskim linijama, kvazisinkrono skeniranje provodi se na svim stupovima na zadanim fiksnim frekvencijama ugađanja, usrednjavaju se izmjerene vrijednosti razina signala na svakoj od skeniranih frekvencija, a zatim na osnovnom stupu za svaku od C 4 N kombinacije (kombinacije N sa 4) temeljene na obrnuto proporcionalnom odnosu između omjera udaljenosti od stupa do radio izvora i odgovarajućih Na temelju razlika u razinama signala, izraženih u dB, napravljene su tri jednadžbe, svaka od kojih opisuje krug jednakih omjera, na temelju parametara bilo koja dva para od kojih oni određuju trenutnu prosječnu vrijednost zemljopisne širine i dužine lokacije izvora radio emisije. Nedostatak ove metode je veliki broj stacionarnih radio nadzornih postaja.

Poznate su metode i uređaji za geogoniometriju (4, 5) koji se mogu koristiti za određivanje koordinata.

Metoda (4) temelji se na prijemu signala pomoću tri antene, formiranju dva para mjernih baza, mjerenju razlika vremena dolaska RES signala i determinističkim proračunima željenih koordinata.

Nedostaci ove metode uključuju:

1) Veliki broj antena.

2) Metoda nije usmjerena na korištenje radio kontrolnih mjesta.

3) Mjerne baze za izračunavanje razlike vremena dolaska signala s parovima antena značajno ograničavaju razmak ovih antena, a da ne govorimo o nesvrhovitosti i velikoj tehničkoj složenosti implementacije metode.

Razmaknuti diferencialno-daljinski pelengometar (5), koji se sastoji od dvije periferne točke, središnje i jednog vremenskog sustava, ima za cilj rasteretiti komunikacijski kanal između točaka. Periferne točke dizajnirane su za primanje, pohranjivanje, obradu signala i prijenos fragmenata signala u CPU, gdje se izračunava razlika u vremenu dolaska signala. Sustav jedinstvenog vremena koristi kroničar, koji je čuvar trenutne vremenske skale (sat) vezan uz jedinstvenu vremensku skalu, dizajniran da poveže vrijednosti razine signala snimljene u memoriji s vrijednošću vremena prijema.

Ovaj pelenogon ima sljedeće nedostatke:

1) Nije prilagođen radijskim kontrolnim točkama koje se koriste u podružnicama saveznih okruga državne radiofrekvencijske službe ili državne službe za nadzor komunikacija.

2) Velik broj specijaliziranih radijskih postaja (ali ne radiokontrole).

3) Nerazumno i neotkriveno (barem u funkcionalnom dijagramu) korištenje jedinstvenog vremenskog sustava na CPU-u i kronizatora na upravljačkoj ploči, sinkroniziranih s jedinstvenim vremenskim sustavom.

4) Potreba za radio kanalima velike propusnosti (do 625 Mbaud) za prijenos čak i fragmenata signala od PP1 i PP2 do CPU-a.

5) Za organizaciju radijskog kanala potrebni su radioodašiljači i pribavljanje dopuštenja za njihov rad pod određenim uvjetima rada.

Poznata je diferencijalno-daljinomjerna metoda za određivanje koordinata izvora radioemisije i uređaj koji je provodi (6).

Metoda koja se temelji na prijemu RES signala pomoću četiri antene koje tvore tri neovisne mjerne baze u razmaknutim točkama A, B, C, D na takav način da je volumen figure formirane od tih točaka veći od nule (V A, B, C,D >0 ). Signal istovremeno primaju sve antene; mjere se tri neovisne vremenske razlike t AC, t BC, t DC prijema signala parova antena koje čine mjerne antenske baze (AC), (BC) i (DC). Iz izmjerenih vremenskih razlika izračunavaju se razlike udaljenosti od RES do parova točaka (A, C), (B, C), (D, C) za k-tu trojku antena smještenih u točkama A, B, C na k = 1, B, C, D na k = 2, D, C, A na k = 3, izračunavaju se pomoću izmjerenih razlika raspona, vrijednosti kuta k, karakterizirajući kutni položaj položaja ravninu RES k, k=1, 2, 3 u odnosu na odgovarajuću mjernu bazu, i koordinate točke F k koja pripada k-toj ravnini položaja RES, izračunati željene koordinate RES kao koordinate sjecišne točke tri ravnine RES položaja k, k=1, 2, 3, od kojih je svaka karakterizirana koordinatama točaka položaja k-te trojke antena i izračunatim vrijednostima kuta k i koordinate točke F k, prikazati rezultate izračunavanja koordinata RES-a u zadanom formatu.

Ova metoda i uređaj koji je implementira bliži su navedenom, ali također imaju niz značajnih nedostataka:

1) Složenost praktične provedbe metode zbog nemogućnosti mjerenja razlika u vremenu prijema RES signala samo antenama (u blok dijagramu nema mjernih radio prijamnika).

2) Potreba da se RES signali s EMD antena razmaknutih na optimalnoj udaljenosti od 0,6-0,7 R prema (2) dovedu u jednu točku, što je praktički nepraktično za implementaciju.

3) Vrlo je teško izmjeriti razliku u vremenu prijema RES signala na određenim zadanim frekvencijama izravno s antena (bez korištenja radio prijamnika, koji nisu prikazani na blok dijagramu).

4) Za mjerenje razlike u vremenu prijema signala izravno s antena koriste se mjerači s dva ulaza.

5) Složenost tehničke izvedbe zbog velikog broja različitih računala.

6) Nesigurnost u konstruiranju plohe pozicije u obliku ravnine okomite na ravninu antena, budući da se antene u točkama A, B, C, D ne nalaze u istoj ravnini, što dokazuje uvjet V A, B , C, D > 0 u zahtjevima.

Najbliža navedenoj je metoda daljinomjer-diferencijator-daljinomjer za određivanje koordinata izvora radioemisije i uređaj (7) koji je implementira, usvojen kao prototip.

Metoda se temelji na primanju signala od strane tri antene, mjerenju vrijednosti dviju razlika vremena prijema RES signala od strane antena, mjerenju dvije vrijednosti gustoće fluksa snage RES signala i naknadnom obrada rezultata mjerenja radi izračunavanja koordinata točke kroz koju prolazi linija položaja OIE.

Ova metoda uključuje izvođenje sljedećih operacija:

Na vrhovima trokuta ABC nalaze se tri antene;

Primite signal na sve tri antene;

Mjere se dvije razlike u vremenima t AC i t BC prijema RES signala od strane antena;

Gustoće toka snage P 1 i P 2 signala mjere se na mjestima antena 1 i 2;

Izračunajte vrijednosti razlika u rasponima od RES do parova antena koristeći izraze r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, gdje je C brzina širenja elektromagnetskog vala;

Izračunajte koordinate pomoću dobivene formule.

Sukladno (7), uređaj koji provodi metodu uključuje:

tri antene;

Dva mjerača vremenske razlike;

Dva mjerača gustoće toka snage;

Računalna jedinica;

Prikazni blok.

Prototip ima sljedeće nedostatke:

1) Praktična složenost implementacije metode zbog nemogućnosti mjerenja razlika u vremenu prijema RES signala samo antenama (mjerni radio prijemnici su odsutni u blok dijagramu).

2) Potreba spajanja RES signala s antena udaljenih nekoliko kilometara u jednu točku za mjerenje dvoulaznim mjeračima, što je značajan problem koji autori patenta nisu riješili.

3) Neprilagođeno opremi radijskih kontrolnih postaja (dva mjerača vremenske razlike, dva mjerača gustoće fluksa snage, računalna jedinica, indikacijska jedinica) dostupni u podružnicama federalnih okruga radiofrekvencijske službe Ruske Federacije su suvišni. , te se stoga tamo ne može koristiti.

4) Upotrijebljene prijamne antene mogu biti samo izotropne, budući da formule za izračunavanje koordinata ne sadrže parametre njihovih dijagrama zračenja.

Svrha ovog izuma je razviti metodu za određivanje koordinata lokacije radioaktivnih izvora pomoću dva radiokontrolna mjesta, što će omogućiti primjenu ove metode u gotovo svim ispostavama federalnih okruga Radiofrekvencijske službe Ruska Federacija.

Ovaj cilj se postiže korištenjem značajki navedenih u patentnim zahtjevima, zajedničkih za prototip: metoda za određivanje koordinata lokacije izvora radio emisija, temeljena na prijemu signala zračenja antenama, mjerenje razina i vremenske razlike prijema signala. od izvora zračenja na nekoliko točaka u prostoru skeniranjem radijskih prijamnika i pretvorenim u jednadžbe sustava, i posebnosti: za određivanje koordinata lokacije RES-a koriste se dva identična stacionarna radijska kontrolna mjesta, od kojih se jedno uzima kao voditelj, povezujući se s drugim komunikacijskom linijom, mjerač vrijednosti kašnjenja dolaska signala na stupove kalibrira se pomoću standardnih RES-a s poznatim parametrima signala i koordinatama lokacije, zatim na stupovima provode kvazisinkrono skeniranje i mjerenje razine signala na zadanim fiksnim frekvencijama ugađanja i iznos kašnjenja u dolasku PR signala, a zatim ih prenose na baznu poštu, gdje izračunavaju omjer razina i razliku u dolaznom kašnjenju RES signala, uzimajući u obzir rezultate kalibracije mjerača, te sastaviti dvije jednadžbe za položaj RES-a, od kojih svaka opisuje kružnicu polumjera jednakog udaljenosti od stupa do RES-a, a te se udaljenosti određuju omjerom signala razine i razlike u vremenu prijema signala, izmjerene na stupovima pomoću samo jednog para antena s poznatim azimutom osi glavnog snopa i usmjerenošću dijagrama, a koordinate RES-a određene su numeričkom metodom rješavanja sastavljenih jednadžbi. Inventivna metoda ilustrirana je crtežima koji pokazuju:

Na Sl.1 - postavljanje dva radijska nadzorna mjesta i položaj OIE, E - pravi položaj, Ef - fiktivni; a, b - kutovi položaja osi glavnog režnja dna; AB - osnovna linija; AE, BE - linije azimuta a i b na pravi položaj IRE; AEf, BEf - linije azimuta af i bf prema fiktivnom IRE;

Slika 2 je blok dijagram implementacije predložene metode,

Predložena metoda uključuje izvođenje sljedećih operacija:

1) Kalibrirajte mjerač kašnjenja dolaska signala (SAR) na stupovima pomoću niza referentnih RES-a s poznatim parametrima signala i koordinatama lokacije. Svaki referentni RES mora se nalaziti u EMD zoni obaju stupova. Njihov broj i raspodjela u EMD zoni mora biti dovoljan da osigura specificiranu točnost kalibracije kako u udaljenosti tako iu azimutu od stupova.

2) Na svakoj postaji mjere se razine signala pomoću radio prijamnika, a kašnjenje u dolasku RES signala pomoću odgovarajućeg mjerača, pomoću antena stupova s poznatim dijagramom zračenja, dok se prijamnik podešava na određene fiksne frekvencije. Postupak mjerenja vrijednosti kašnjenja dolaska RES signala provodi se slično koraku 1. Rezultati se unose u bazu podataka vašeg računala.

3) Slanje informacija s pomoćnog računala na glavno računalo putem komunikacijskog kanala komunikacijskog uređaja.

4) Izračunajte razliku u vrijednostima kašnjenja dolaska signala na antene stupova i iz referentnih RES-a i iz RES-a, uzimajući u obzir rezultate prema zahtjevu 1, a također izračunajte omjer razina signala iz RES-a, izmjerenih radio prijamnicima stupova.

5) Sastavite sustav od dvije jednadžbe koje određuju položaj IRE te ga numerički riješite pomoću podataka iz točke 4.

Jednadžbe položaja tada će imati oblik krugova

gdje su: r a, r b udaljenosti od stupova do željene RES, a 8 njihova razlika (slika 1).

Zapisujemo kvadrate omjera radijusa u smislu izmjerenih razina signala kao

Omjer kvadrata udaljenosti, određen kroz razliku u razinama signala izmjerenih na radijskim nadzornim mjestima A i B i izražen u dB, omogućuje nam da opišemo liniju položaja PXR-a, dok eliminiramo ovisnost ove linije položaja o snagu željenog izvora radio emisije. U ovom slučaju iz (3) na temelju izračunate razlike udaljenosti određuju se kvadrati udaljenosti u obliku:

I .

Budući da se krugovi sijeku u dvije točke simetrične u odnosu na osnovnu liniju (vidi sliku 1), dolazi do dvosmislenosti u koordinatama IRI. Kako bi se uklonila nastala dvosmislenost, ponovljena mjerenja mogu se izvoditi pomoću usmjerenih (s poznatim uzorkom snopa), na primjer, logaritamskih ili kardioidnih rotirajućih antena. Ali ova je opcija povezana s velikim vremenskim troškovima i složenošću automatizacije takvog rješenja. U inventivnoj metodi određivanje koordinata RES-a uz istovremeno otklanjanje dvosmislenosti provodi se mjerenjem razine signala izravno na usmjerenim antenama. U tom slučaju usmjerene antene se ne okreću u smjeru maksimalnog emitiranog signala, već mora biti poznat položaj osi njezinog glavnog snopa na oba stupića, a snopovi su orijentirani u približno suprotnim smjerovima u odnosu na bazu. Ovaj položaj osi glavnih snopova antena prikazan je na sl.1. Ovisnost EMF-a na izlazu antene E() povezana je s jakošću polja blizu njega, a kut koji određuje položaj osi glavnog snopa donjeg snopa u odnosu na azimut na PXR-u, može se predstaviti kao E() = Em (), gdje je Em maksimalni EMF koji odgovara smjeru režnja glavne osi prema izvoru, () - funkcija koja određuje dijagram antene. Sada se omjer razina signala za usmjerene antene n (a, b) može prikazati u smislu omjera razina primljenih od višesmjernih antena n ab as, gdje

I - funkcija odnosa DNA.

Dakle, n ab =n( a , b)/ ( a , b) i kvadrate polumjera (4) sustava (1) predstavit ćemo u obliku:

Za rješavanje sustava jednadžbi (1) i (2), uzimajući u obzir (5) i (6), potrebno je odrediti kutove a, b i znati (). Sa slike 1 oni su definirani kao a = a - a, b = b - b, ,

gdje je: af = af - a, bf = bf - b, a< /2, то ИРИ находится во второй полуплоскости (ниже линии базы). При априорно снятой неопределенности расположения ИРИ относительно линии базы (например, при выполнении операции поиска ИРИ силовыми структурами) применяют ненаправленную (например, штыревую или биконическую антенны) и вычисление координат ведут по формулам (1), (2) с учетом (3) и (4).

Sastav inventivnog uređaja koji provodi inventivnu metodu uključuje dva identična radio upravljačka mjesta - RKP A i RKP B, koja sadrže:

1. Antene 1, 6;

2. Radio prijemnici (RP) 2, 7;

3. Mjerači vrijednosti kašnjenja signala (IVZ) 3, 8;

4. Računala 4, 9;

5. Komunikacijski uređaji 5, 10.

Jedno od mjesta (na primjer, neka ovo bude mjesto RKP A) je voditelj. Izlazi antena 1, 6 povezani su s ulazima skenirajućih radijskih prijamnika 2, 7, upravljačka računala 4, 9 dvosmjernim vezama povezana su s komunikacijskim uređajem 5, 10, namijenjenim prijenosu informacija, skenirajućim prijamnicima 2, 7 i metara kašnjenja u dolasku signala 3, 8, od kojih je svaki ulaz povezan s izlazom odgovarajućeg prijemnika za skeniranje. Signali RES-a izmjereni prijamnicima šalju se dvosmjernom komunikacijom na računalo na odgovarajućoj postaji. U blokovima 3, 8 mjeri se vrijednost kašnjenja dolaska signala iz oba referentna RES-a za stvaranje kalibracijske datoteke koja se koristi u izračunavanju koordinata i RES signala i izmjerene vrijednosti se prenose na zahtjev računala u njegovu bazu podataka. . Pod kontrolom glavnog poštanskog računala, sve informacije iz podređene pošte prenose se komunikacijskim kanalom komunikacijskog uređaja 5, 10 do glavnog poštanskog računala. Tamo se koordinate izračunavaju korištenjem jednadžbi za položaj RES-a, uzimajući u obzir dijagrame zračenja antena i kalibracijske datoteke. Izračuni koordinata provode se numeričkom metodom uzastopnih aproksimacija. Dakle, predložena metoda omogućuje određivanje koordinata RES-a za razliku od prototipa:

1) samo dva stacionarna radio nadzorna mjesta;.

2) RES signal primaju samo dvije antene;

3) koriste se usmjerene antene s izraženim maksimumima dijagrama zračenja, a ne s kružnim dijagramom zračenja;

4) mjerenje vrijednosti kašnjenja signala koji dolaze na antene stupova provodi se na lokaciji antena s mjeračem s jednim ulazom, ne koristeći izravno signale s antenskih izlaza, već koristeći pojačane i filtrirane signale iz izlazi radio prijemnika;

5) izračun razlike u izmjerenim vrijednostima kašnjenja dolaska signala ne provodi se mjeračem s dva ulaza spojenim na izlaz razmaknutih antena, već na jednom računalu vodećeg stupca pomoću kalibracijskih datoteka dobivenih mjerenjem;

6) glavni snop svake antene nalazi se u različitim poluravnima u odnosu na osnovnu liniju. uzimajući kao istinite samo koordinate koje se odnose na poluravninu u odnosu na osnovnu liniju u kojoj se nalazi glavni snop antene s najvišom razinom primljenog signala.

7) proračun koordinata lokacije provodi se numeričkom metodom;

8) kada je nesigurnost položaja RES-a u odnosu na baznu liniju a priori uklonjena, koristi se višesmjerna antena (na primjer, bičasta ili bikonična antena) i koordinate se izračunavaju pomoću formula (1), (2) uzimajući u obzir (3) i (4). Ovo pojednostavljuje implementaciju uređaja pomoću predložene metode

Takve značajke nisu identificirane ni u analozima ni u prototipu i ukazuju na prisutnost u predloženom izumu znakova novosti i odgovarajuće razine domišljatosti.

Književnost.

1. Korneev I.V., Lenzman V.L. i dr. Teorija i praksa državne regulacije uporabe radiofrekvencija i radioelektronike za civilnu uporabu.

Zbirka materijala za napredne tečajeve za stručnjake u radiofrekvencijskim centrima u saveznim okruzima. Knjiga 2. - St. Petersburg: SPbSUT. 2003. godine.

2. Lipatnikov V.A., Solomatin A.I., Terentjev A.V. Radiogoniometar. Teorija i praksa. St. Petersburg VAS, 2006. - 356 str.

3. Metoda za određivanje koordinata lokacije izvora radijskog zračenja. Prijava br. 2009138071, objav. 20.04.2011 B.I. Broj 11. Autori: Loginov Yu.I., Ekimov O.B., Rudakov R.N.

4. Diferencijalno-daljinomjerna metoda peingoniranja izvora radioemisije. RF patent br. 2325666 C2. Autori: Saibel A.G., Sidorov P.A.

5. Razmaknuti daljinomjer. RF patent br. 2382378, C1. Autori: Ivasenko A.V., Saibel A.G., Khokhlov P.Yu.

6. Diferencijalno-daljinomjerna metoda za određivanje koordinata izvora radioemisije i uređaj koji je provodi. RF patent br. 2309420. Autori: Saibel A.G., Grishin P.S.

7. Metoda daljinomjera-diferencije-daljinomjera za određivanje koordinata izvora radioemisije i uređaj koji je provodi. RF patent br. 2363010, C2, publik. 27.10.2007 Autori: Saibel A.G., Weigel K.I.

ZAHTJEV

1. Metoda za određivanje koordinata lokacije izvora radio emisija (RS), koja se temelji na mjerenju razina i razlike u vremenu dolaska signala od RS do razmaknutih antena skeniranjem radio prijemnika i pretvorena u sustav jednadžbe, naznačene time što se koriste dva stacionarna radijska osmatračka mjesta, od kojih se jedno uzima kao vodeće, spajajući se s drugom komunikacijskom linijom, kalibrira mjerač vrijednosti kašnjenja dolaska signala na stupove, koristeći standardna radio-elektronička sredstva s poznatim parametrima signala i koordinatama lokacije, na stupovima provode kvazisinkrono skeniranje za identifikaciju ozračenog zračenja, a zatim mjere razine signala na zadanim fiksnim frekvencijama ugađanja i vrijednosti kašnjenja dolaska RES signala, odašiljajući ih do vodećeg stupića, gdje se omjer razine i razlika u kašnjenju dolaska RES signala izračunava pomoću rezultata kalibracije brojila, a također se sastavljaju dvije jednadžbe, od kojih svaka opisuje krug s radijusom jednaka udaljenosti od stupa do RES-a, a te se udaljenosti određuju kroz omjer razina signala i razlike u vrijednostima kašnjenja dolaska signala, mjereno na stupovima pomoću samo jednog para antena s poznatim azimutom osi glavnog snopa i zračenjem. uzorci, od kojih se glavni režanj svakog od njih nalazi u različitim poluravninama u odnosu na osnovnu liniju, a koordinate IR određene su pomoću numeričke metode za rješavanje sastavljenih jednadžbi, uzimajući kao istinite samo koordinate koje se odnose na polovicu -ravnina u odnosu na osnovnu liniju u kojoj se nalazi glavni snop antene s najvišom razinom primljenog signala.

2. Uređaj za određivanje koordinata lokacije izvora radio emisija, koji sadrži stupove povezane dvosmjernim komunikacijskim linijama, uključujući prijemne antene, skenirajuće radio prijamnike kojima upravlja računalo, naznačen time što sadrži dva identična radijska upravljačka mjesta, od kojih je jedno je glavni, a na svakom stupu metar veličina kašnjenja dolaska signala, a izlazi antena spojeni su na ulaze skenirajućih radio prijamnika, upravljačko računalo dvosmjernim vezama povezano s komunikacijskim uređajem, skenirajućim. prijemnik i mjerač vrijednosti kašnjenja dolaska signala, čiji je ulaz spojen na izlaz prijemnika za skeniranje.