Metode za določanje lokacije objektov. Daljinomerno-diferenčno-daljinomerna metoda za določanje koordinat lokacije virov radijskega sevanja in naprava, ki jo izvaja - Metoda zasenčene površine

05.05.2024

Radiotehnične metode meritev zunanjih tirnic

Oprema za zunanje meritve tirnic, ki temelji na principu radiotehnike, ima večji doseg sledenja in je bolj univerzalna v primerjavi z optično opremo. Omogoča vam določitev ne le kotnih koordinat letala, temveč tudi razdaljo do predmeta, njegovo hitrost, smerne kosinuse črte dosega itd.

Razpon v radijskih inženirskih sistemih se zmanjša na določitev časa zakasnitve tD prihod oddanih ali odbitih radijskih signalov, ki so sorazmerni z dosegom

D=ct D,

Kje z=3×10 8 m/s - hitrost širjenja radijskih valov.

Definicija je odvisna od vrste uporabljenega signala tD se lahko izvede z merjenjem faze, frekvence ali neposrednega časovnega premika glede na referenčni signal. Najdena je bila največja praktična uporaba utrip (začasno) in fazne metode. V vsakem od njih se lahko meritev obsega izvede kot nenaročeno, torej prošnja način. V prvem primeru razpon D=ct D, v drugem - D=0,5ct D.

pri impulzna metoda brez zahteve Na krovu letala in na tleh so nameščeni visoko natančni časovniki x 1 in x 2, sinhroniziran pred zagonom (slika 9.5). Glede na impulze u 1 kronist x 1 vgrajeni oddajnik p oddaja impulzne signale s periodo T. Naprava za sprejem tal itd jih sprejema skozi t D =D/c. Interval tD med impulzi zemeljskega kronizatorja u 2 in impulzi u 1 na izhodu sprejemnika ustreza izmerjenemu območju.

pri impulzna metoda zahteve signal pošlje zemeljski oddajnik, sprejme ga sprejemnik na vozilu in posreduje nazaj.

riž. 9.5. Načelo merjenja razdalje z uporabo metode brez pulza.

Natančnost teh metod se poveča z naraščajočo frekvenco pulza.

Fazna metoda merjenje obsega je, da je zakasnitev signala določena s faznim zamikom med signalom zahteve in odgovorom (slika 9.6).

riž. 9.6. Metoda razvrščanja faz

Zemeljski oddajnik oddaja vibracije:

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

Kje A 1- amplituda,

w 0- krožna frekvenca,

j 0- začetna faza,

j 1 - faza nihanja signala.

Oprema na vozilu posreduje signal u 1, zemeljski sprejemnik pa sprejme signal

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

Kje j A- fazni zamik, ki ga povzroči prehod signala v opremi, določen z izračunom ali poskusom.

Spreminjanje faze nihanj signala u 2 relativno u 1 je določen z razmerjem:

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

od kje je obseg?

Kje l 0- valovna dolžina.

Pri merjenju parametri kotnega gibanja Amplitudna in fazna metoda se najbolj uporabljata v letalski radijski tehniki.

Amplitudna metoda temelji na primerjavi amplitud signala na različnih položajih oddajne ali sprejemne antene. V tem primeru sta možni dve možnosti za izvedbo goniometričnih sistemov: amplitudni iskalci smeri in svetilniki. V prvem primeru oddajna naprava p se nahaja na letalu, in vzorec sevanja zemeljske sprejemne naprave itd periodično zaseda položaj I ali II (slika 9.7).

riž. 9.7. Amplitudna metoda za merjenje kotnih parametrov

Če je kot a=0, bo nivo signala na obeh mestih vzorca sevanja enak. če a¹0, potem bodo amplitude signalov različne in iz njihove razlike je mogoče izračunati kotni položaj letala.

V primeru, da mora biti informacija o kotnem položaju na krovu letala, uporabite amplitudni svetilnik. Da bi to naredili, je na tleh nameščen oddajnik in skenira se vzorec sevanja zemeljske antene, ki občasno zaseda položaje I in II. S primerjavo amplitud signalov, ki jih sprejme vgrajeni sprejemnik, se določi kotni položaj letala.

Fazna metoda temelji na merjenju razlike v razdaljah od letala do dveh referenčnih točk O 1 in O 2(slika 9.8).

riž. 9.8. Fazna metoda za določanje kotnih parametrov

V tem primeru razdalja do predmeta R 1 in R 2 določena s fazno razliko DJ harmonična nihanja, ki jih oddaja vir, ki se nahaja v točkah O 1 in O 2. Kosinus smernega kota q definirano:

Kje IN- razdalja med točkami O 1 in O 2.

Primer kompleksa meritev zunanje trajektorije, ki se uporablja v praksi na terenu, je sistem "Track" (slika 9.10). Ta oprema, ki jo razvija in proizvaja SKB merilna oprema NTIIM, uporablja osnovni princip koordinatno-goniometer.

Sestavljen je iz dveh sledilnih televizijskih teodolitov 1, krmilnega sistema 2, enotnega sistema za sinhronizacijo časa 3, sistema za snemanje in obdelavo informacij 4. Sistem »Track« vam omogoča pridobivanje informacij o koordinatah, hitrosti, koeficientu upora in tudi opazovanje obnašanje predmeta na zaslonu monitorja.

riž. 9.10. Sistem zunanjih meritev poti "Track":

1-sledilni televizijski teodolit; 2-krmilni sistem; 3-enotni sistem za sinhronizacijo časa; 4-sistemi za snemanje in obdelavo informacij

Glavne značilnosti sistema "Track" so navedene spodaj:

Napaka pri merjenju kotnih koordinat pri kotu elevacije do 60 stopinj:

Statična - 15 ločnih sekund

V dinamiki - 30 ločnih sekund,

Največji parametri sledenja objektu

Kotna hitrost - 50 stopinj / s,

Kotni pospešek - 50 stopinj/s 2,

Frekvenca snemanja kotnih koordinat slik predmetov je 25-50 sličic/s.

Najpomembnejša naloga zunanjih balističnih raziskav je določitev prostorske lege središča mase letala, ki je enolično določena s tremi prostorskimi koordinatami. V tem primeru navigacija uporablja koncepte površin in položajnih črt.

Spodaj položajna površina razumejo geometrijsko lego lokacijskih točk letala v prostoru, za katero je značilna konstantna vrednost izmerjenega navigacijskega parametra (na primer elevacijski kot, azimutni kot, doseg itd.). Spodaj položajna linija, razumeti presečišče dveh položajnih ploskev.

Položaj točke v prostoru lahko določimo s presečiščem dveh položajnih črt, treh položajnih ploskev in položajne črte s položajno ploskvijo.

Glede na vrsto merjenih parametrov ločimo naslednjih pet metod za določanje lokacije letala: goniometer, daljinomer, skupni in diferenčni daljinomer ter kombinirani.

Metoda goniometra temelji na sočasni meritvi vzorčnih kotov letala z dveh različnih točk. Lahko temelji na načelih optičnega in radijskega inženiringa.

pri kineteodolitna metoda nanosna površina pri a=konst je navpična ravnina, položajna ploskev pri b=konst- krožni stožec z vrhom v točki O (slika 9.11, a).

riž. 9.11. Določitev koordinat objekta z metodo filmskega teodolita,

a) površje in položajna črta, b) shema določanja koordinat

Njihovo presečišče določa položajno črto, ki sovpada z generatriko stožca. Zato je za določitev lokacije letala potrebno določiti koordinate točke presečišča dveh položajnih črt OD 1 in OD 2(Sl. 9.11, b), dobljeno hkrati iz dveh merilnih točk O 1 in O 2.

V skladu z obravnavano shemo so koordinate letala določene s formulami:

Kje IN- razdalja med merilnimi točkami,

R- polmer Zemlje na določenem območju.

Uporaba metoda daljinomera koordinate zrakoplova so določene s presečiščem treh sferičnih položajnih površin s polmeri, ki so enaki razponu D. Vendar pa v tem primeru nastane negotovost zaradi dejstva, da imajo tri krogle dve presečni točki, za odpravo katerih dodatnih metod orientacije se uporabljajo.

Metoda diferenčnega in skupnega daljinomera temelji na določanju razlike oziroma vsote razponov od letala do dveh merilnih točk. V prvem primeru je položajna ploskev dvolistni hiperboloid in za določitev koordinat objekta je potrebna še ena (vodilna) postaja. V drugem primeru ima položajna ploskev obliko elipsoida.

Kombinirana metoda Običajno se uporablja v radarskih sistemih, kjer je položaj letala definiran kot točka presečišča sferične pozicijske površine s polmerom, ki je enak dosegu ( D=konst), položaj stožčaste površine ( b=konst) in navpični položaj površine ( a=konst).

Dopplerjeva metoda določanje hitrosti in lokacije letala temelji na učinku spreminjanja frekvence nosilnega signala, ki ga oddaja oddajnik in zaznava sprejemna naprava, odvisno od hitrosti njihovega relativnega gibanja:

F d =¦ pr -¦ 0,

Kje F d- Dopplerjevo frekvenco,

¦ pr - frekvenca prejetega signala,

¦ 0 - frekvenca oddanega signala.

Opravite lahko meritve frekvence Doppler nenaročeno oz prošnja metoda. pri nenaročeno metoda, radialna hitrost letala pri valovni dolžini signala l 0, je definiran:

V r =F d l 0,

pri prošnja metoda:

V r = F d l 0 /2.

Če želite določiti doseg, morate integrirati rezultate merjenja hitrosti leta v času, ko se predmet premika od začetne točke. Pri izračunu koordinat se uporabljajo odvisnosti za celotne sisteme daljinomerov.

Sheme za določanje parametrov letala na podlagi Dopplerjevega učinka so prikazane na sliki 9.12.

riž. 9.12. Shema za določanje koordinat letala z Dopplerjevo metodo:

a) brez signalnega releja, b) s signalnim relejem

Pri izvajanju meritev zunanje trajektorije gibanja malih letal (nabojev, topniških in raketnih granat) se uporabljajo Dopplerjeve radarske postaje DS 104, DS 204, DS 304 proizvajalca NTIIM.

riž. 9.13. Dopplerjeve radarske postaje

DS 104, DS 204, DS 304

Uporabljajo metodo poizvedbe in vam omogočajo, da določite hitrosti na katerem koli delu trajektorije, trenutne koordinate v navpični ravnini, izračunate pospeške, Machova števila, koeficient upora, povprečna in srednja odstopanja začetne hitrosti v skupini posnetkov.

Glavne tehnične značilnosti postaje DS 304 so naslednje:

Najmanjši kaliber - 5 mm,

Razpon hitrosti - 50 – 2000 m/s,

Domet - 50000 m,

Napaka pri merjenju hitrosti - 0,1%,

Frekvenca sondiranja signala - 10,5 GHz,

Raven generirane moči signala je 400 mW.

V splošnem primeru je trenutni položaj predmeta v prostoru določen s tremi koordinatami v enem ali drugem koordinatnem sistemu. Za karakterizacijo gibanja predmeta so potrebni tudi derivati koordinat, katerih število je odvisno od kompleksnosti trajektorije predmeta. V praksi se najpogosteje uporabljajo odpeljanke, ki niso višje od drugega reda, to je hitrost in pospešek objekta. V tem primeru običajno pomenijo koordinate in njihove izpeljanke za težišče predmeta. Pogosto se merijo samo koordinate, njihove odvode pa dobimo z diferenciacijo. Možno je tudi neposredno oceniti komponento relativne hitrosti predmeta, ki je pravokoten na sprednji del elektromagnetnega valovanja, ki prihaja do antene, z merjenjem Dopplerjevega frekvenčnega premika. Z integracijo hitrosti predmeta lahko dobite ustrezno koordinato, z diferenciacijo pa lahko dobite pospešek.

Pri aktivnem radarju se ob upoštevanju dvosmernega širjenja signala (od radarja do cilja in nazaj) frekvenca odbitega signala zaradi Dopplerjevega učinka razlikuje od frekvence oddanega za vrednost c, ki je sorazmerna z radialna komponenta relativne hitrosti, ki jo lahko izračunamo po formuli

če je znana valovna dolžina oddanega signala in izmerjena vrednost Dopplerjevega frekvenčnega premika. Upoštevati je treba, da je formula (7.2) točna le za vrednosti hitrosti, ki so veliko nižje od hitrosti širjenja radijskih valov, ko je relativistični učinek mogoče zanemariti.

Radarsko določanje koordinat temelji na lastnosti radijskih valov, da se v homogenem mediju širijo premočrtno in s konstantno hitrostjo. Hitrost širjenja radijskih valov je odvisna od elektromagnetnih lastnosti medija in je v prostem prostoru (vakuum). Kjer to ne povzroči večjih napak, se običajno vzame približna vrednost hitrosti. Konstantnost hitrosti in naravnosti širjenja radijskih valov omogoča izračun razdalje D od radarja do objekta z merjenjem časa potovanja signala od radarja do objekta in nazaj:

Lastnost naravnosti širjenja radijskih valov je osnova radiotehničnih metod za merjenje kotnih koordinat v smeri prihoda signala iz predmeta. V tem primeru se uporabljajo usmerjene lastnosti antene.

Metode radijskega inženiringa omogočajo tudi neposredno iskanje razlike v razdalji od predmeta do dveh razmaknjenih oddajnikov z merjenjem razlike v času sprejema njunih radijskih signalov na objektu, ki določa njegovo lokacijo.

V radijski navigaciji se pri iskanju lokacije objekta uvajajo pojmi radionavigacijski parameter, površine in položajne črte.

Radionavigacijski parameter (RPP) je fizikalna količina, ki jo neposredno meri RNS (razdalja, razlika ali vsota razdalj, kot).

Položajna ploskev se šteje za geometrično lokacijo točk v prostoru, ki imajo enako vrednost RNP.

Položajna črta je presečišče dveh položajnih ploskev. Lokacija objekta je določena s presečiščem treh položajnih ploskev ali ploskve in položajne črte.

V skladu z vrsto neposredno izmerjenih koordinat obstajajo tri glavne metode za določanje lokacije predmeta: goniometer, daljinomer in diferenčni daljinomer. Široko se uporablja tudi kombinirana metoda goniometra in daljinomera.

Metoda goniometra. Ta metoda je najstarejša, saj je možnost določanja smeri prihoda radijskih valov vzpostavil A. S. Popov že leta 1897, ko je izvajal poskuse radijske komunikacije v Baltskem morju.

Ta uporablja lastnosti usmerjenosti antene pri oddajanju ali sprejemanju radijskega signala. Obstajata dve možnosti za izdelavo goniometričnih sistemov: radijsko iskanje smeri in radijski svetilnik. V sistemu za iskanje smeri je antena sprejemnika (smerokaz) usmerjena, oddajnik (radijski svetilnik) pa ima vsesmerno anteno. Ko se iskalnik smeri (DF) in radijski svetilnik (RM) nahajata v isti ravnini, na primer na površini Zemlje, je smer do svetilnika označena z a (slika 7.1, a). Če se smer meri od geografskega poldnevnika (smer sever-jug), se imenuje prava smer ali azimut. Azimut se pogosto šteje za kot v vodoravni ravnini, merjen iz katere koli smeri, ki se šteje za nič. Smer se določi na lokaciji sprejemnika, ki je lahko na Zemlji ali na objektu. V prvem primeru se iskanje smeri objekta izvaja z Zemlje in po potrebi se izmerjena vrednost smeri posreduje objektu (na krovu) preko komunikacijskega kanala. Ko je iskalnik smeri nameščen na objektu, se smer do radijskega svetilnika meri neposredno na krovu.

Sistem radijskih svetilnikov (slika 7.1, b) uporablja radijski svetilnik z usmerjeno anteno in vsesmernim sprejemnikom. V tem primeru se na lokaciji sprejemnika izmeri povratni smer glede na smer krogle, ki poteka skozi točko, kjer se nahaja radijski svetilnik. Pogosto se uporablja svetilnik z vrtljivim dnom. V trenutku, ko spodnja os sovpada z ničelno smerjo (na primer sever), druga, neusmerjena, PM antena oddaja poseben ničelni (severni) signal, ki ga sprejme sistemski sprejemnik in je začetek kota štetje. Če določite trenutek sovpadanja osi vrtljivega dna svetilnika s smerjo do sprejemnika (na primer pri maksimumu signala), lahko najdete obratni ležaj, ki z enakomernim vrtenjem dna svetilnika , je sorazmeren s časovnim intervalom med sprejemom ničelnega signala in signalom v trenutku smeri.

V tem primeru je sprejemnik poenostavljen, kar je pomembno, ko se nahaja na krovu. Položajna ploskev goniometra RNS je navpična ravnina, ki poteka skozi nosilno črto.

Pri uporabi zemeljskega RP in RM bo položajna črta ortodroma - lok velikega kroga, ki poteka skozi lokacijske točke RP in RM. To je linija presečišča položajne ploskve s površino Zemlje. Prava smer (IP) je kot med poldnevnikom in ortodromo. Na razdaljah, ki so majhne v primerjavi s polmerom Zemlje, je ortodroma aproksimirana z ravnim segmentom. Za določitev lokacije RP (slika 7.1, c) je potreben drugi RM. Z uporabo dveh ležajev lahko najdete lokacijo RP kot točko presečišča dveh položajnih črt (dve ortodromi na zemeljski površini). Če se sistem nahaja v vesolju, je za določitev lokacije RP potreben tretji radijski svetilnik. Vsak par (RP - RM) vam omogoča, da najdete le položajno površino, ki bo v tem primeru ravnina. Pri določanju lokacije sprejemnika se predpostavlja, da so koordinate PM znane.

V pomorski in zračni navigaciji je uveden koncept tečaja - kot med vzdolžno osjo ladje (projekcija vzdolžne osi letala na površino Zemlje) in smerjo začetka kotov, ki je izbrana kot geografski ali magnetni poldnevnik, pa tudi kot ortodromska črta. Glede na to izbiro ločimo pravi, magnetni in ortodromni tečaj. Za letalo se višina leta uporablja kot tretja koordinata pri iskanju lokacije - absolutna (merjena od gladine Baltskega morja), barometrična (merjena z barometričnim višinomerom glede na ničelno raven) in prava (najkrajša navpična razdalja do spodnje površine, merjena z radijskim višinomerom). Pri uporabi radijskega višinomera se lokacija letala določi s kombinacijo metod merjenja koordinat z goniometrom in daljinomerom.

Metoda daljinomera. Ta metoda temelji na merjenju razdalje D med točkama oddajanja in sprejema signala glede na čas njegovega širjenja med tema točkama.

Pri radijski navigaciji daljinomeri delujejo z aktivnim odzivnim signalom, ki ga oddaja antena oddajnika transponderja (slika 7.2, a), ko prejmejo signal zahteve. Če je čas širjenja signala zahteve in odziva enak in je čas tvorbe odzivnega signala v transponderju zanemarljiv, potem je obseg, ki ga meri izpraševalec (radijski daljinomer). Odbiti signal lahko uporabimo tudi kot odziv, kar se naredi pri merjenju radarskega dosega ali nadmorske višine z radijskim višinomerom.

Položajna površina daljinomera je površina krogle s polmerom D. Položajne črte na fiksni ravnini ali krogli (na primer na površini Zemlje) bodo krogi, zato se daljinomerni sistemi včasih imenujejo krožni . V tem primeru je lokacija objekta določena kot točka presečišča dveh položajnih črt. Ker se krožnice sekajo v dveh točkah (sl. 7.2,b), nastane dvoumnost sklicevanja, za odpravo katerih dodatnih orientacijskih orientacijskih sredstev se uporabijo, katerih natančnost je lahko nizka, vendar zadostna za zanesljivo izbiro enega od dveh presečišč točke. Ker je čas zakasnitve signala mogoče izmeriti z majhnimi napakami, daljinomer RNS omogoča iskanje koordinat z visoko natančnostjo. Metode radijskega določanja razdalje so se začele uporabljati pozneje kot goniometrične metode. Prvi vzorci radijskih daljinomerov na podlagi faznih meritev časovne zakasnitve so bili razviti v ZSSR pod vodstvom L. I. Mandelstama, N. D. Papaleksija in E. Ya Shchegolev v letih 1935-1937. Metoda merjenja razdalje je bila uporabljena v impulznem radarju, razvitem v letih 1936-1937. pod vodstvom B. Kobzareva.

Metoda diferenčnega daljinomera. Z uporabo indikatorja sprejemnika, ki se nahaja na krovu objekta, se določi razlika v času sprejema signalov oddajnikov dveh referenčnih postaj: . Postaja A se imenuje glavna, saj se s pomočjo njenih signalov sinhronizira delo podrejene postaje B. Merjenje razlike v razdaljah, sorazmerno s časovnim zamikom postaj A in B, nam omogoča, da najdemo samo položaj. površina, ki ustreza tej razliki in ima obliko hiperboloida. Če se kazalnik sprejemnika in postaji A in B nahajata na zemeljski površini, potem meritev omogoča, da dobimo položajno črto na zemeljski površini v obliki hiperbole c.

Za dve postaji lahko sestavite družino hiperbol z žarišči na lokacijah postaj A in B. Razdalja med postajama se imenuje baza. Za dano osnovo je družina hiperbol vnaprej preslikana in digitalizirana. Vendar en par postaj omogoča določitev samo položajne črte, na kateri se objekt nahaja. Za iskanje njegove lokacije je potreben drugi par postaj (slika 7.3), katerega osnova mora biti nameščena pod kotom glede na osnovo prvega para. Običajno je glavna postaja A skupna in sinhronizira delovanje obeh podrejenih postaj in . Mreža položajnih črt takega sistema je sestavljena iz dveh družin sekajočih se hiperbol, ki omogočajo iskanje lokacije indikatorja sprejemnika (PI), ki se nahaja na krovu predmeta.

Natančnost diferencialno-razdaljnomernega sistema je višja od goniometrične natančnosti in se približuje natančnosti daljinomera. Toda njegova glavna prednost je neomejena zmogljivost, saj lahko zemeljske postaje služijo neomejenemu številu PI-jev, ki se nahajajo v dosegu sistema, saj ni potrebe po oddajniku na krovu zaznanega predmeta, kot v sistemu daljinomera. Upoštevati je treba, da so asimptote hiperbol ravne črte, ki potekajo skozi središče baze vsakega para postaj v sistemu. zaradi česar se sistem diferenčnega daljinomera lahko uporablja kot goniometer.

Odvisno od vrste signalov zemeljskih postaj in načina merjenja časovnega zamika prejetih PI signalov ločimo impulzne, fazne in impulzno-fazne diferenčne merilne RNS.

Načelo sistema merilnika razdalje impulzov je predlagal sovjetski inženir E. M. Rubchinsky leta 1938, vendar so se takšni sistemi razširili šele ob koncu druge svetovne vojne, ko so bile razvite metode za natančno merjenje časovnega položaja impulzov. Prvi sistem za merjenje razdalje (fazna sonda) je bil ustvarjen v ZSSR leta 1938. Kasneje je bil ta princip uporabljen v sistemih Decca, Coordinator itd.

Kombinirana metoda goniometra in daljinomera. Ta metoda vam omogoča, da poiščete lokacijo predmeta iz ene same točke. Kombinirana metoda se običajno uporablja v radarjih, ki merijo naklonsko območje D, azimut in elevacijski kot P (slika 7.4). Višinski kot je kot med smerjo proti predmetu in vodoravno ravnino (površino Zemlje). Azimut se meri iz smeri sever-jug ali druge smeri, ki je vzeta kot začetna. S ponovnim izračunom glavnih koordinat lahko najdete tudi višino, vodoravni razpon in njegove projekcije v smeri sever-jug in zahod-vzhod.

Določitev lokacije objekta z ene točke in z uporabo ene postaje je velika prednost kombinirane metode, ki se pogosto uporablja tudi v radijskih navigacijskih sistemih kratkega dosega.

Obravnavane metode za določanje lokacije objekta glede na točke z znanimi koordinatami (radio-navigacijske točke RNT) z uporabo površin in položajnih črt se imenujejo pozicijske.

Navigacija poleg pozicijskih metod uporablja metode mrtvega računanja z vključevanjem izmerjene hitrosti (Doppler ali merilnik zraka) ali pospeška (accelerometer) ter geodetske in primerjalne metode, ki temeljijo na primerjavi televizijskih, radarskih in drugih slik območja z ustreznimi zemljevidi. .

Uporabljajo tudi korelacijsko-ekstremne navigacijske metode, ki temeljijo na določanju strukture fizičnega polja, značilnega za dano območje (na primer relief) in primerjanju parametrov tega polja z ustreznimi parametri, shranjenimi v pomnilniku RNS. Prednosti teh metod so avtonomija, majhna interferenca in odsotnost kopičenja napak pri določanju lokacije objekta.

Glede na celoto izmerjenih geometrijskih parametrov se sistem za določanje lokacije virov EMR deli na:

· triangulacija (goniometer, smerokaz);

· merilniki razdalje;

· merilniki razdalje kotne razlike.

Vrsta in število merjenih geometrijskih veličin določata prostorsko strukturo sistema za določanje lokacije vira EMR: število prostorsko ločenih sprejemnih točk signalov vira EMR in geometrijo njihove lokacije.

Metoda triangulacije (goniometer, iskanje smeri) temelji na določanju smeri (ležajev) do vira EMR na dveh točkah v prostoru z uporabo radijskih iskalcev smeri, razporejenih na podlagi d (slika 18, a).

riž. 18. Razlaga triangulacijske metode za določanje lokacije vira EMR na ravnini (a) in v prostoru (b)

Če se vir EMR nahaja v vodoravni ali navpični ravnini, je za določitev njegove lokacije dovolj, da izmerimo dva azimutna kota μ1 in μ2 (ali dva kota višine). Lokacija vira EMR je določena s presečiščem ravnih črt O1I in O2I - dveh položajnih črt.

Za določitev lokacije vira v prostoru izmerite kota azimuta qa1 in qa2 na dveh razmaknjenih točkah O1 in O2 ter kot elevacije qm1 na eni od teh točk ali, nasprotno, kota elevacije qm1 in qm2 na dveh sprejemnih točkah in azimutni kot qa1 na enem od njih (slika 18, b).

Z izračunom je mogoče določiti razdaljo od ene od sprejemnih točk do vira z uporabo izmerjenih kotov in znane osnovne vrednosti d:

od tu izenačimo dva izraza za h:

Torej razdalja do vira

Metoda triangulacije je tehnično enostavna za izvedbo. Zato se pogosto uporablja v radijskih in RTR sistemih, v pasivnih radarskih raznovrstnih sistemih za zaznavanje in določanje koordinat oddajajočih objektov.

Pomembna pomanjkljivost metode triangulacije je, da lahko s povečanjem števila virov EMR, ki se nahajajo v območju pokrivanja iskalcev smeri, pride do lažnih zaznav neobstoječih virov (slika 19). Kot je razvidno iz slike 19, se poleg določanja koordinat treh pravih virov I1, I2 in I3 zazna tudi šest lažnih virov LI1, ..., LI6. Pri uporabi triangulacijske metode lahko lažna zaznavanja odpravimo s pridobivanjem odvečnih informacij o virih za iskanje smeri – s povečanjem števila razmaknjenih radijskih smernikov ali z identifikacijo prejete informacije kot pripadnosti določenemu viru. Identifikacija se lahko izvede s primerjavo signalov, ki jih prejmejo iskalci smeri, glede na nosilno frekvenco, obdobje ponavljanja in trajanje impulza

riž. 19.

Dodatne informacije o virih se pridobijo tudi z navzkrižno korelacijsko obdelavo signalov, prejetih na razmaknjenih točkah v prostoru.

Odpravljanje lažnih zaznav pri uporabi triangulacijske metode je možno tudi s pridobivanjem podatkov o razdaljah od vira sevanja do sprejemnih točk (lokacije radijskih pelengometrov). Če točka presečišča nosilnih črt ne leži na hiperboli, ki ustreza razliki razpona, potem je napačna.

Razlikovno-dometna metoda določanja lokacije temelji na merjenju z uporabo RES razlike v razdaljah od vira EMR do sprejemnih točk, ki so v prostoru ločene z razdaljo d. Lokacija vira na ravnini je najdena kot presečišče dveh hiperbol (dve razliki obsega, izmerjenih na treh sprejemnih točkah), ki pripadata različnima bazama A1A2, A2A3 (slika 20). Žarišča hiperbol sovpadajo z lokacijami sprejemnih točk.

riž. 20.

Prostorski položaj virov EMS je določen s tremi razlikami dometa, izmerjenimi na treh do štirih sprejemnih točkah. Izvorna lokacija je presečišče treh hiperboloidov revolucije.

Metoda določanja lokacije z goniometrom, diferenčnim merilnikom razdalje vključuje merjenje z uporabo RES razlike v razdaljah od vira EMR do dveh razmaknjenih sprejemnih točk in merjenje smeri do vira na eni od teh točk.

Za določitev koordinat vira na ravnini je dovolj, da izmerimo azimut μ in razliko v razponih arterijskega tlaka od vira do sprejemnih točk. Lokacija vira je določena s presečiščem hiperbole in premice.

Za določitev položaja vira v prostoru je potrebno dodatno izmeriti višinski kot vira EMR na eni od sprejemnih točk. Lokacija vira je najdena kot presečišče obeh ravnin in površine hiperboloida.

Napake pri določanju lokacije vira EMR na ravnini so odvisne od merilnih napak dveh geometrijskih veličin:

· dva ležaja v triangulacijskih sistemih;

· dve razliki razdalje v diferenčnih razdaljomernih sistemih;

· en smer in ena razlika v razdalji v sistemih kotnih razdalje-merilcev.

S centriranim Gaussovim zakonom porazdelitve napak pri določanju položajnih črt je povprečna kvadratna vrednost napake pri določanju lokacije vira:

kje so variance napak pri določanju položajnih črt; r je navzkrižni korelacijski koeficient naključnih napak pri določanju položajnih premic L1 in L2; r - kot presečišča položajnih črt.

Za neodvisne napake pri določanju položajnih črt je r = 0.

S triangulacijsko metodo določanja lokacije vira

Koren srednje kvadratne napake položaja

Pri uporabi identičnih iskalnikov smeri

Največja natančnost bo, ko se položajne črte sekajo pod pravim kotom (r = 90°).

Pri ocenjevanju napak pri določanju lokacije vira v prostoru je potrebno upoštevati napake meritev treh geometrijskih veličin. Lokacijska napaka je v tem primeru odvisna od relativne prostorske orientacije položajnih površin. Največja natančnost določanja položaja bo takrat, ko se normale na položajne površine sekajo pod pravim kotom.

Položaj predmeta v prostoru določajo tri koordinate x i, i=1,2,3, v enem ali drugem koordinatnem sistemu. Položaj predmeta na zemeljski površini določata dve koordinati. Lokacijske metode so razdeljene v naslednje skupine:

§ pregledni in primerjalni;

§ metode mrtvega obračuna;

§ metode položajnih črt.

Anketne in primerjalne metode temeljijo na primerjavi opazovane karte območja z referenčno karto, shranjeno v pomnilniku sistema. Opazovani zemljevid prikazuje lokacijo objekta. Kombinacija referenčne karte z opazovano vam omogoča, da določite njene koordinate.

Uporabljene kartice imajo lahko različne fizične narave. To je lahko slika zemeljskega površja v optičnem ali radarskem območju, zemljevid zvezdnega neba v optičnem ali radijskem območju, zemljevid radijskega toplotnega sevanja zemeljskega površja itd.

Ujemanje zemljevidov se običajno izvede z iskanjem njihove navzkrižne korelacijske funkcije. Za 2D zemljevide

kjer je navzkrižna korelacijska funkcija (MCF); – opazovana slika; – referenčna slika; x, y – koordinate točke na opazovani karti; x 0, y 0 – koordinate izhodišča.

Največja vrednost navzkrižne korelacijske funkcije se pojavi, ko je x 0 +Dx=x, y 0 +Dy=y. Vrednosti Dх, Dу na tej točki ustrezajo premiku referenčne karte glede na realno. Popolna poravnava zemljevidov je fiksirana pri največjem VCF, zato se metoda včasih imenuje korelacijsko-ekstremna.

Pri navigaciji se uporablja anketno-primerjalna metoda.

Mrtvo računanje se uporablja tudi v navigaciji. Bistvo metode mrtvega računanja je, da se na predmetu (ladji, avtomobilu, oklepnem transporterju itd.), ki se začne od točke z znanimi koordinatami x 0, y 0, pospeški a x (t), a y ( t) ali hitrost v x (t), v y (t) št vsake od koordinat. Hitrost tal se določi z integracijo pospeška.

Na primer:

in nato sama koordinata x(t) = x 0 + Dx(t).

Instrumenti za merjenje pospeškov (pospeškomeri) temeljijo na uporabi drugega Newtonovega zakona

kjer je m telesna teža; F – sila, ki deluje nanj; a je pospešek, ki ga telo prejme kot posledica delovanja sile F nanj.

Breme z maso m je nameščeno v vzmetnem obešenju. Pod vplivom

pospešek, breme se premika, gibanje, ki ga merimo, pa je sorazmerno s pospeškom.

Sistemi, ki temeljijo na merjenju pospeška, se imenujejo inercialni. Obstajajo navigacijski sistemi, pri katerih se ne meri pospešek a(t), temveč hitrost v(t). V ta namen se uporablja Dopplerjev učinek.

Najbolj razširjena metoda v radarski in radijski navigaciji je metoda pozicijske črte. Metoda pozicijske črte temelji na konceptu pozicijske površine - površine v prostoru, na kateri je merjena radijska veličina konstantna.

Razdaljo, razliko v razdalji in smer je mogoče neposredno izmeriti z radijskimi inženirskimi metodami. Oglejmo si ustrezne položajne površine.

1. Površina enakih razponov, R = const. Očitno je to krogla. Presečišče krogle z ravnino (na primer z ravnino Zemlje) daje črto položaja - krog (slika 3.50). Njegova enačba je v polarnih koordinatah.

2. Površje enakih ležajev (smeri), a = const. Če se smer meri v vodoravni ravnini od geografskega poldnevnika (smer sever-jug - S-J), se imenuje prava smer ali azimut. Presečišče ravnine enakih azimutov s površino zemlje daje ravno črto - črto enakih ležajev (slika 3.51).

3. Površje enako oddaljenih razlik - površje, na katerem razlika v razdaljah do dveh fiksnih točk v prostoru ostane konstantna. V vesolju je to hiperboloid, na površini zemlje pa hiperbola. Na sl. 3.52 Točki A in B sta točki z znanimi koordinatami, R A – R B = R AB = const – enačba premice enakih razdalj:

R AB = cDt AB,

kjer je Dt AB razlika v času širjenja signala od točke O do točk A in B.

Bistveno pomembno je, da pri tej metodi ne merimo razdalj R A in R B, temveč njuno razliko R AB.

Pri radarski in radijski navigaciji se uporabljajo naslednji načini lociranja cilja, ki temeljijo na uporabi navedenih pozicijskih površin.

Metoda daljinomera. Iz treh točk v prostoru se določijo razdalje do predmeta. Presek dveh položajnih ploskev (krogel) tvori položajno črto. Presečišče te črte s tretjo kroglo daje lokacijo predmeta v prostoru.

Na sl. Slika 3.53 prikazuje interpretacijo metode v uporabi na ravnini. Kot je razvidno iz slike, se položajni črti sekata v dveh točkah. Če želite prepoznati tisto, ki ustreza resničnemu položaju predmeta, morate imeti približne podatke o njem ali uporabiti tretjo vrstico položaja. Metoda se pogosto uporablja v navigaciji: od ladje se določijo razdalje R A in R B do točk A in B z znanimi koordinatami, nato se izračuna njena lokacija.

Metoda iskanja smeri (goniometer), imenovana tudi triangulacija. Razmislimo o tem glede na ravnino. Iz dveh točk P 1 in P 2, katerih položaj na ravnini je znan, se določijo smeri do predmeta O (sl. 3.54). Potem se položaj predmeta glede na te točke določi z reševanjem trikotnika P 1 P 2 O:

(3.24)

kjer je L baza daljinomera.

Razpon R 1 in nosilec a 1 sta koordinati predmeta v polarnem koordinatnem sistemu s središčem v točki P 1.

Metoda iskanja smeri se uporablja v različnih variantah. V enem od njih je točka O sevalni objekt, katerega koordinate je treba določiti. To se izvede z iskanjem smeri z uporabo neoddajnih naprav, ki se nahajajo na točkah P 1 in P 2 z znanimi koordinatami. Za izračun razdalje R se smer iz ene smeri, recimo P 2, prenese na drugo, na primer prek radijskega kanala. Ta metoda določanja lokacije je postala razširjena v sistemih elektronskega bojevanja.

V radijskih navigacijskih sistemih se vrednosti kotov a 1 in a 2, izmerjene z radijskimi iskalniki smeri, prenašajo po radijskih kanalih do objekta O, kjer se izvajajo izračuni.

V drugi različici metode, ki se uporablja v radijski navigaciji, je na točki O porabnik radijskih navigacijskih informacij z radijskim sprejemnikom na krovu. Na točkah P 1 in P 2 z znanimi koordinatami se nahajajo oddajne radionavigacijske naprave.

Vgrajeni radijski sprejemnik ima lahko usmerjen sprejem, to je zmožnost iskanja smeri. Takšne naprave imenujemo radijski kompasi. Z določitvijo smeri do vsesmernih virov sevanja P 1 in P 2 (pogonskih postaj) nato izračunajo lokacijo navigacijskega objekta. Vgrajeni radijski sprejemnik je lahko vsesmerni. V tem primeru so na točkah P 1 in P 2 nameščeni nosilni svetilniki - radijske oddajne naprave, katerih signali so odvisni od smeri sevanja znotraj 0 - 2p v azimutu. Usmeritve se določijo iz prejetih signalov svetilnika.

Metoda daljinomera. Od ene točke v prostoru se meri razdalja do predmeta R in smer (ležina) do njega (slika 3.55). Ta metoda se najpogosteje uporablja v radarju. Razpon R je določen z zakasnitvijo sprejetega signala glede na oddanega:

Kotni položaj cilja v vodoravni in navpični ravnini: a – azimut, b – kot elevacije (kot elevacije), se določi z amplitudnimi ali faznimi metodami.

Diferenčno-razdaljnomerna (hiperbolična) metoda. Razmislimo o tem glede na ravnino (slika 3.56).

Naj objekt opazovanja (točka O) oddaja signale. Izmerijo se razlike v časih prihoda teh signalov Dt AB, Dt BC v prostorsko ločenih točkah A in B, B in C. Iz njih se izračunajo razlike razdalj in konstruirajo položajne črte (hiperbole), katerih presečišče določa položaj predmeta. Za sinhronizacijo delovanja sprejemnih točk A, B in C morajo med njimi obstajati komunikacijske linije. Veljajo naslednje relacije:

V tej izvedbi se metoda uporablja v sistemih elektronskega bojevanja, ko je treba določiti koordinate vira sevanja nasprotne strani.

Metoda določanja lokacije na različni razdalji se pogosto uporablja v radijski navigaciji. Pri tej možnosti se na točki O (glej sliko 3.56) nahaja porabnik navigacijskih informacij. V točkah A, B in C so oddajne naprave z znanimi koordinatami, ki oddajajo sinhrone signale. Struktura signalov vsebuje elemente, ki omogočajo določitev njihove pripadnosti določenemu oddajniku. Potrošnik je opremljen z radijskim sprejemnikom, ki vam omogoča hkratno sprejemanje signalov iz oddajnih točk in merjenje razlike v času njihovega sprejema Dt AB, Dt BC. Razliko v razdaljah DR AB, DR BC izračunamo po formulah, lokacijo točke O pa določimo iz razlike v razdaljah.

Radarski sistemi

V kontekstu povečanih bojnih zmogljivosti orožja za napad v vesolju se je obseg nalog, ki jih rešuje zračna obramba države, znatno povečal. Najprej gre za izvajanje vseh vrst izvidovanja, zagotavljanje zračne obrambe najpomembnejših državnih in vojaških objektov ter pokrivanje strateških usmeritev. Izvajanje usklajenih ukrepov zračne obrambe je možno le z uporabo radiotehničnih formacij, enot in podenot, opremljenih s sodobnimi radarji za različne namene in razmestitve. Izvajanje bojnih operacij bojnih letal in protiletalskih raketnih sil brez analize razmer v zraku v realnem času ni le neučinkovito, ampak je tudi obsojeno na poraz. Za rešitev težav pri zagotavljanju varnosti države v vesolju je potrebno ustvariti enoten sistem izvidovanja in opozarjanja o napadih v vesolju, ki bo zagotavljal pravočasnost, popolnost in urejenost prejemanja informacij.

Izum se nanaša na področje radijske tehnike, in sicer na radijske nadzorne sisteme za določanje koordinat lokacije virov radijskih emisij (ERS). Doseženi tehnični rezultat je zmanjšanje stroškov strojne opreme. Predlagana metoda temelji na sprejemanju signalov RES z antenami, merjenju razlike v času sprejema signala iz RES na več točkah v prostoru s skeniranjem radijskih sprejemnikov, pretvorjeni v sistem enačb, temelji pa tudi na uporabi dveh enakih , stacionarne radijske opazovalne postaje (RP), od katerih je ena vodilna, ki se povezujejo z drugo komunikacijsko linijo, medtem ko kalibrirajo merilnik vrednosti zakasnitve prihoda signalov na (RP) z uporabo referenčne radioelektronske opreme (RES). ) z znanimi parametri signala in lokacijskimi koordinatami, potem se izvede kvazisinhrono skeniranje in merjenje nivojev signala pri določenih fiksnih uglasitvenih frekvencah pri RP in količini zakasnitve pri prihodu signalov RES. Podatki iz podrejenega RP se posredujejo glavnemu, kjer se izračunata razmerje nivojev in razlika v zakasnitvi prihoda signalov RES ob upoštevanju rezultatov kalibracije števcev in dveh enačb za položaj RES. so sestavljeni, od katerih vsak opisuje krog s polmerom, ki je enak razdalji od RP do RES. Razdalje so določene z razmerjem ravni signala in razlike v času sprejema signala, izmerjenega na RP z uporabo samo enega para anten z znanim azimutom osi glavnega režnja in vzorcem sevanja, od katerih se glavni reženj vsake nahaja v različnih polravnine glede na osnovno črto, koordinate IR pa se določijo z numerično metodo reševanja sestavljenih enačb, pri čemer se kot resnične upoštevajo le koordinate, povezane s polravnino glede na osnovno črto, v kateri je glavni reženj nahaja se antena z najvišjo stopnjo sprejetega signala. Naprava, ki izvaja metodo, vsebuje dva enaka RP, od katerih je eden glavni, na vsaki postaji pa vsebuje usmerjene antene, merilno skenirajoči radijski sprejemnik, merilnik zakasnitve prihoda signala, računalnik in na določen način povezane komunikacijske naprave. 2 n.p. f-ly, 2 ilustr.

Risbe za patent RF 2510038

Izum se nanaša na področje radijske tehnike, in sicer na radijske nadzorne sisteme za določanje koordinat lokacije virov radijskega sevanja (ERS), podatkov o katerih ni v bazi podatkov (na primer državne radiofrekvenčne službe ali državne služba za nadzor komunikacij). Izum se lahko uporablja pri iskanju lokacije nedovoljenih komunikacijskih sredstev.

Znane so metode za določanje koordinat PRI, ki uporabljajo vsaj tri pasivne smernike, katerih težišče območja presečišča identificiranih azimutov na fronti prihoda valov se vzame kot ocena lokacije. . Glavni principi delovanja takšnih iskalnikov smeri so amplituda, faza in interferometrija. Široko uporabljena metoda je metoda amplitudne smeri, ki uporablja antenski sistem, ki ima sevalni vzorec z izrazitim maksimumom glavnega režnja in minimalnimi zadnjimi in stranskimi režnjami. Takšni antenski sistemi vključujejo na primer logperiodične ali antene s kardioidno karakteristiko itd. Pri amplitudni metodi se z mehansko rotacijo doseže položaj antene, pri katerem ima izhodni signal največjo vrednost. Ta smer je vzeta kot smer proti Iranu. Pomanjkljivosti večine iskalnikov smeri vključujejo visoko stopnjo zapletenosti antenskih sistemov, stikalnih naprav in prisotnost večkanalnih radijskih sprejemnikov ter potrebo po sistemih za obdelavo informacij z visoko hitrostjo.

Prisotnost v zveznih okrožjih državne radiofrekvenčne službe radijskih nadzornih točk, ki so medsebojno povezane prek osrednje točke obsežnega omrežja, opremljenega s sredstvi za sprejemanje radijskih signalov, merjenje in obdelavo njihovih parametrov, omogoča dopolnitev njihovih funkcij z nalogami določanje koordinat lokacije tistih radioaktivnih virov, o katerih podatki niso v bazi podatkov, brez uporabe zapletenih in dragih iskalcev smeri.

Znana je metoda, pri kateri se za določitev koordinat lokacije RES, N, uporabljajo vsaj štiri stacionarne radijske nadzorne postaje, ki niso na isti ravni črti, od katerih je ena vzeta kot osnovna, ki povezuje z preostalih N-1 delovnih mestih po komunikacijskih linijah, kvazi-sinhrono skeniranje se izvaja na vseh delovnih mestih pri danih fiksnih frekvencah uglaševanja, povprečje izmerjenih vrednosti nivojev signala na vsaki od skeniranih frekvenc in nato na osnovni postaji za vsako od kombinacije C 4 N (kombinacije N s 4), ki temeljijo na obratno sorazmernem razmerju med razmerji razdalje od stebra do radijskega vira in ustreznimi. Na podlagi razlik v nivojih signala, izraženih v dB, so narejene tri enačbe, vsaka ki opisuje krog enakih razmerij, na podlagi parametrov katerih koli dveh parov določata trenutno povprečno vrednost zemljepisne širine in dolžine lokacije vira radijskega sevanja. Pomanjkljivost te metode je veliko število stacionarnih radijskih opazovalnic.

Znane so metode in naprave za določanje smeri (4, 5), ki jih lahko uporabimo za določanje koordinat.

Metoda (4) temelji na sprejemu signalov s tremi antenami, oblikovanju dveh parov merilnih baz, merjenju razlik v prihodnih časih signalov RES in determinističnih izračunih želenih koordinat.

Slabosti te metode vključujejo:

1) Veliko število anten.

2) Metoda ni osredotočena na uporabo radijskih nadzornih mest.

3) Merske podlage za izračun razlike v prihodnih časih signalov s pari anten bistveno omejujejo razmik teh anten, da ne omenjamo nesmotrnosti in velike tehnične zahtevnosti izvedbe metode.

Razbremenjeni diferenčni daljinomer (5), sestavljen iz dveh obrobnih točk, centralne in enotnega časovnega sistema, je namenjen razbremenitvi komunikacijskega kanala med točkami. Periferne točke so namenjene sprejemanju, shranjevanju, obdelavi signalov in prenosu fragmentov signala v CPE, kjer se izračuna razlika v času prihoda signala. Sistem poenotenega časa uporablja kronist, ki je ohranjevalec trenutne časovne lestvice (ure), vezane na poenoteno časovno lestvico, ki je zasnovan tako, da poveže vrednosti ravni signala, zapisane v pomnilniku, z vrednostjo časa sprejema.

Ta iskalnik smeri ima naslednje pomanjkljivosti:

1) Ni prilagojeno radijskim nadzornim točkam, ki se uporabljajo v podružnicah zveznih okrožij državne radiofrekvenčne službe ali državne službe za nadzor komunikacij.

2) Veliko število specializiranih postaj za iskanje smeri (vendar ne radijskega nadzora).

3) Nerazumna in nerazkrita (vsaj funkcionalni shemi) uporaba enotnega časovnega sistema na CPU in kronizatorjev na nadzorni plošči, sinhroniziranih z enotnim časovnim sistemom.

4) Potreba po radijskih kanalih z visoko pasovno širino (do 625 Mbaud) za prenos enakomernih fragmentov signalov iz PP1 in PP2 v CPE.

5) Za organizacijo radijskega kanala so potrebne radijske oddajne naprave in pridobitev dovoljenja za njihovo delovanje pod določenimi pogoji delovanja.

Znana je diferenčno-daljinomerna metoda za določanje koordinat vira radijskega sevanja in naprava, ki jo izvaja (6).

Metoda, ki temelji na sprejemu signalov RES s štirimi antenami, ki tvorijo tri neodvisne merilne baze v razmaknjenih točkah A, B, C, D tako, da je prostornina figure, oblikovane iz teh točk, večja od nič (V A, B, C,D >0 ). Signal sprejemajo vse antene hkrati, merijo se tri neodvisne časovne razlike t AC, t BC, t DC sprejema signala s pari anten, ki tvorijo merilne antenske baze (AC), (BC) in (DC). Iz izmerjenih časovnih razlik se izračunajo razlike razdalje od RES do parov točk (A, C), (B, C), (D, C) za k-to trojko anten, ki se nahajajo v točkah A, B, C pri k = 1, B, C, D pri k = 2, D, C, A pri k = 3, se izračunajo z uporabo izmerjenih razlik razponov, vrednosti kota k, ki označujejo kotni položaj položaja ravnino RES k, k=1, 2, 3 glede na pripadajočo merilno bazo, in koordinate točke F k, ki pripadajo k-ti položajni ravnini RES, izračunamo želene koordinate RES kot koordinate presečišča treh ravnin položaja RES k, k=1, 2, 3, od katerih je vsaka označena s koordinatami lokacijskih točk k-te trojke anten in izračunanimi kotnimi vrednostmi k in koordinate točke F k, prikažejo rezultate izračuna koordinat RES v dani obliki.

Ta metoda in naprava, ki jo izvaja, sta bližje zahtevani, vendar imata tudi številne pomembne pomanjkljivosti:

1) Kompleksnost praktične izvedbe metode zaradi nezmožnosti merjenja razlik v času sprejema signala RES samo z antenami (v blokovnem diagramu ni merilnih radijskih sprejemnikov).

2) Potreba po prenosu signalov RES iz anten EMD, razporejenih na optimalni razdalji 0,6-0,7 R v skladu s (2), na eno točko, kar je praktično nepraktično za izvedbo.

3) Zelo težko je izmeriti razliko v času sprejema signala RES na določenih danih frekvencah neposredno iz anten (brez uporabe radijskih sprejemnikov, ki niso prikazani na blokovnem diagramu).

4) Za merjenje razlike v času sprejema signala neposredno iz anten se uporabljajo merilniki z dvema vhodoma.

5) Zahtevnost tehnične izvedbe zaradi velikega števila različnih računalnikov.

6) Negotovost pri konstruiranju položajne površine v obliki ravnine, pravokotne na ravnino anten, saj antene v točkah A, B, C, D niso v isti ravnini, kar dokazuje pogoj V A, B , C, D > 0 v zahtevkih.

Najbližja zahtevani je metoda daljinomer-diferenca-razdaljomer za določanje koordinat vira radijskega sevanja in naprava (7), ki jo izvaja, sprejeta kot prototip.

Metoda temelji na sprejemu signala s tremi antenami, merjenju vrednosti dveh razlik v časih sprejema signala RES s strani anten, merjenju dveh vrednosti gostote pretoka moči signala RES in kasnejših obdelavo rezultatov meritev za izračun koordinat točke, skozi katero poteka položajna črta RES.

Ta metoda vključuje izvajanje naslednjih operacij:

Tri antene se nahajajo na ogliščih trikotnika ABC;

Sprejmite signal na vse tri antene;

Merjeni sta dve razliki v časih t AC in t BC sprejema signala RES z antenami;

Gostoti pretoka moči P 1 in P 2 signala se merita na lokacijah anten 1 in 2;

Izračunajte vrednosti razlik v razponih od RES do parov anten z uporabo izrazov r AC =C t AC, r BC =C t BC, r AB = r AC - r BC, kjer je C hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja;

Z dobljeno formulo izračunajte koordinate.

V skladu s (7) naprava, ki izvaja metodo, vključuje:

tri antene;

Dva merilnika časovne razlike;

Dva merilnika gostote pretoka moči;

Računalniška enota;

Prikazni blok.

Prototip ima naslednje slabosti:

1) Praktična zapletenost izvajanja metode zaradi nezmožnosti merjenja razlik v času sprejema signala RES samo z antenami (merilni radijski sprejemniki so odsotni v blokovnem diagramu).

2) Potreba po združevanju signalov RES iz več kilometrov oddaljenih anten v eno točko za merjenje z dvovhodnimi merilniki, kar je pomemben problem, ki ga avtorji patenta niso rešili.

3) Neprilagojeno opremi radijskih nadzornih postaj (dva merilnika časovne razlike, dva merilnika gostote pretoka moči, računalniška enota, indikacijska enota), ki so na voljo v podružnicah zveznih okrožij radiofrekvenčne službe Ruske federacije, so odveč. , zato ga tam ni mogoče uporabiti.

4) Uporabljene sprejemne antene so lahko samo izotropne, saj formule za izračun koordinat ne vsebujejo parametrov njihovih vzorcev sevanja.

Namen tega izuma je razviti metodo za določanje koordinat lokacije radioaktivnih virov z dvema radijskima nadzornima točkama, kar bo omogočilo uporabo te metode v skoraj vseh podružnicah zveznih okrožij Radiofrekvenčne službe Ruska federacija.

Ta cilj je dosežen z uporabo lastnosti, navedenih v zahtevkih, ki so skupne prototipu: metoda za določanje koordinat lokacije virov radijskih emisij, ki temelji na sprejemu signalov sevanja z antenami, merjenje nivojev in časovne razlike sprejema signala. od virov sevanja na več točkah v prostoru s skeniranjem radijskih sprejemnikov in pretvorbo v sistemske enačbe ter posebnosti: za določitev koordinat lokacije RES se uporabljata dve enaki stacionarni radijski kontrolni točki, od katerih je ena vzeta kot vodja, ki se med seboj povezuje s komunikacijsko linijo, merilnik vrednosti zakasnitve prihoda signalov na stebričke kalibrira s standardnimi RES z znanimi parametri signala in lokacijskimi koordinatami, nato pa na stebričkih izvajajo kvazisinhrono skeniranje in meritve nivojev signalov pri danih fiksnih uglasitvenih frekvencah in količino zakasnitve pri prihodu signalov PR, ter jih nato prenesejo na bazno postajo, kjer izračunajo razmerje nivojev in razliko v zakasnitvi prihoda signalov RES ob upoštevanju rezultate kalibracije števcev, sestavite pa tudi dve enačbi za položaj RES, od katerih vsaka opisuje krog s polmerom, ki je enak razdalji od stebra do RES, te razdalje pa določimo z razmerjem signala nivoji in razlika v času sprejema signala, izmerjena na stebrih z uporabo samo enega para anten z znanim azimutom osi glavnega režnja in usmerjenostjo diagrama, koordinate RES pa so določene z numerično metodo reševanja sestavljenih enačb. Inventivno metodo ponazarjajo risbe, ki prikazujejo:

Na sliki 1 - postavitev dveh radijskih nadzornih postaj in položaj RES, E - pravi položaj, Efektivni - fiktivni; a, b - koti položaja osi glavnega režnja dna; AB - osnovna črta; AE, BE - črte azimutov a in b do pravega položaja IRE; AEf, VEf - črte azimutov af in bf do fiktivne IRE;

Slika 2 je blokovni diagram izvedbe predlagane metode,

Predlagana metoda vključuje izvajanje naslednjih operacij:

1) Umerite merilnik zakasnitve prihoda signala (SAR) na stebrih z uporabo niza referenčnih RES z znanimi parametri signala in koordinatami lokacije. Vsak referenčni RES se mora nahajati v coni EMD obeh delovnih mest. Njihovo število in porazdelitev v coni EMD morata biti zadostna, da zagotovita določeno natančnost kalibracije v razdalji in azimutu od stebrov.

2) Na vsaki postaji se z radijskim sprejemnikom meri nivo signala, z ustreznim merilnikom pa se meri zakasnitev prihoda signalov RES, z uporabo stebrnih anten z znanim vzorcem sevanja, medtem ko se sprejemnik nastavlja na določene fiksne frekvence. Postopek merjenja vrednosti zakasnitve prihoda signalov RES poteka podobno kot v 1. koraku. Rezultati se vnesejo v podatkovno banko vašega računalnika.

3) Pošiljanje informacij iz podrejenega računalnika v glavni računalnik prek komunikacijskega kanala komunikacijske naprave.

4) Izračunajte razliko v vrednostih zakasnitve prihoda signalov na antene stebrov iz referenčnih RES in iz RES, ob upoštevanju rezultatov po zahtevku 1, in izračunajte tudi razmerje ravni signalov iz RES, izmerjenih z radijskimi sprejemniki stebr.

5) Sestavite sistem dveh enačb, ki določata položaj IRE, in ga numerično rešite s podatki iz 4. točke.

Enačbe položaja bodo imele obliko krogov

kjer sta: r a, r b razdalje od stebrov do želene RES, 8 pa je njihova razlika (slika 1).

Kvadrate razmerij polmerov glede na izmerjene ravni signala zapišemo kot

Razmerje med kvadrati razdalj, določeno z razliko v nivojih signala, izmerjenih na radijskih nadzornih točkah A in B in izraženo v dB, nam omogoča, da opišemo položajno linijo PXR, hkrati pa odpravimo odvisnost te položajne črte od moč želenega vira radijskega sevanja. V tem primeru se iz (3) na podlagi izračunane razlike v razdaljah določijo kvadrati razdalj v obliki:

in .

Ker se kroga sekata v dveh točkah, ki sta simetrični glede na osnovno črto (glej sliko 1), pride do dvoumnosti v koordinatah IRI. Da bi odpravili nastalo dvoumnost, lahko ponavljajoče meritve izvedemo z uporabo usmerjenih (z znanim vzorcem žarkov), na primer log-periodičnih ali kardioidnih rotacijskih anten. Toda ta možnost je povezana z velikimi časovnimi stroški in zapletenostjo avtomatizacije takšne rešitve. Pri inventivni metodi se določanje koordinat RES s hkratno odpravo dvoumnosti izvaja z merjenjem ravni signala neposredno na usmerjene antene. V tem primeru se usmerjeni anteni ne vrtita v smeri največjega oddanega signala, ampak mora biti znan položaj osi njenega glavnega režnja na obeh stebričkih, režnja pa sta usmerjena v približno nasprotni smeri glede na podlago. Ta položaj osi glavnih rež anten je prikazan na sliki 1. Odvisnost EMF na izhodu antene E() je povezana s poljsko jakostjo blizu njega in kot, ki določa položaj osi glavnega režnja spodnjega žarka glede na azimut pri PXR, je lahko predstavljen kot E() = Em (), kjer je Em največji EMF, ki ustreza smeri režnja glavne osi proti viru, () - funkcija, ki določa diagram antene. Zdaj lahko razmerje nivojev signala za usmerjene antene n (a, b) predstavimo v smislu razmerja nivojev, prejetih od vsesmernih anten n ab as, kjer

in - funkcija odnosov DNK.

Zato bodo n ab =n( a , b)/ ( a , b) in kvadrati polmerov (4) sistema (1) predstavljeni v obliki:

Za rešitev sistema enačb (1) in (2) ob upoštevanju (5) in (6) je treba določiti kote a, b in poznati (). Na sliki 1 so opredeljeni kot a = a - a, b = b - b, ,

kjer 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).

Sestava inventivne naprave, ki izvaja inventivno metodo, vključuje dve enaki radijski nadzorni točki - RKP A in RKP B, ki vsebujeta:

1. Antene 1, 6;

2. Radijski sprejemniki (RP) 2, 7;

3. Merilniki vrednosti zakasnitve signala (IVZ) 3, 8;

4. Računalniki 4, 9;

5. Komunikacijske naprave 5, 10.

Eno od delovnih mest (na primer, naj bo to delovno mesto RKP A) je vodja. Izhodi anten 1, 6 so povezani z vhodi skenirajočih radijskih sprejemnikov 2, 7, krmilni računalniki 4, 9 pa so dvosmerno povezani s komunikacijsko napravo 5, 10, namenjeno prenosu informacij, skenirajočim sprejemnikom 2, 7 in metrov zakasnitve pri prihodu signalov 3, 8, od katerih je vsak vhod povezan z izhodom ustreznega sprejemnika za skeniranje. Signali RES, ki jih izmerijo sprejemniki, se prek dvosmerne komunikacije pošljejo v računalnik na pripadajoči postaji. V blokih 3, 8 se izmeri vrednost zakasnitve prihoda signalov iz obeh referenčnih RES za ustvarjanje kalibracijske datoteke, ki se uporablja pri izračunu koordinat, in signalov RES, izmerjene vrednosti pa se na zahtevo računalnika prenesejo v njegovo bazo podatkov. . Pod nadzorom glavnega poštnega računalnika se vse informacije iz podrejene pošte prenašajo preko komunikacijskega kanala komunikacijske naprave 5, 10 v glavni poštni računalnik. Tam se koordinate izračunajo z uporabo enačb za položaj RES, ob upoštevanju sevalnih vzorcev anten in kalibracijskih datotek. Izračuni koordinat se izvajajo z uporabo numerične metode zaporednih približkov. Tako vam predlagana metoda omogoča določitev koordinat RES v nasprotju s prototipom:

1) samo dve stacionarni radijski nadzorni točki;.

2) signal RES sprejemata samo dve anteni;

3) uporabljajo se usmerjene antene z izrazitimi maksimumi sevalnega vzorca in ne s krožnim sevalnim vzorcem;

4) merjenje vrednosti zakasnitve signalov, ki prihajajo na antene stebrov, se izvede na lokaciji anten z merilnikom z enim vhodom, pri čemer se ne uporabljajo neposredno signali iz antenskih izhodov, temveč z uporabo ojačanih in filtriranih signalov iz izhodi radijskih sprejemnikov;

5) izračun razlike v izmerjenih vrednostih zakasnitve prihoda signala se ne izvaja z merilnikom z dvema vhodoma, priključenim na izhod razmaknjenih anten, temveč na enem računalniku vodilnega mesta z uporabo kalibracijskih datotek, pridobljenih z merjenjem;

6) glavni reženj vsake antene se nahaja v različnih polravninah glede na osnovno črto. vzeti kot resnične le koordinate, povezane s polravnino glede na osnovno črto, v kateri se nahaja glavni klin antene z najvišjo stopnjo sprejetega signala.

7) izračun lokacijskih koordinat se izvede z numerično metodo;

8) ko je negotovost lokacije RES glede na bazno črto a priori odstranjena, se uporabi vsesmerna antena (na primer bična ali bikonična antena) in koordinate se izračunajo po formulah (1), (2) ob upoštevanju (3) in (4). To poenostavlja izvedbo naprave s predlagano metodo

Takšne značilnosti niso bile ugotovljene niti v analogih niti v prototipu in kažejo na prisotnost znakov novosti in ustrezne ravni iznajdljivosti v predlaganem izumu.

Literatura.

1. Korneev I.V., Lenzman V.L. in drugi. Teorija in praksa državne regulacije uporabe radijskih frekvenc in radijske elektronike za civilno uporabo.

Zbirka gradiva za tečaje izpopolnjevanja strokovnjakov v radiofrekvenčnih centrih v zveznih okrožjih. Knjiga 2. - Sankt Peterburg: SPbSUT. 2003.

2. Lipatnikov V.A., Solomatin A.I., Terentjev A.V. Radijsko iskanje smeri. Teorija in praksa. St. Petersburg VAS, 2006. - 356 str.

3. Metoda za določanje koordinat lokacije virov radijskega sevanja. Vloga št. 2009138071, objav. 20.04.2011 B.I. št. 11. Avtorji: Loginov Yu.I., Ekimov O.B., Rudakov R.N.

4. Metoda diferenčnega daljinomera za iskanje smeri vira radijskega sevanja. RF patent št. 2325666 C2. Avtorji: Saibel A.G., Sidorov P.A.

5. Smerokaz z razmaknjeno razliko in dosegom. RF patent št. 2382378, C1. Avtorji: Ivasenko A.V., Saibel A.G., Khokhlov P.Yu.

6. Diferenčno-razdaljnomerna metoda za določanje koordinat vira radijskega sevanja in naprava, ki jo izvaja. RF patent št. 2309420. Avtorji: Saibel A.G., Grishin P.S.

7. Metoda daljinomer-diferenca-daljiner za določanje koordinat vira radijskega sevanja in naprava, ki jo izvaja. RF patent št. 2363010, C2, objav. 27.10.2007 Avtorji: Saibel A.G., Weigel K.I.

ZAHTEVEK

1. Metoda za določanje koordinat lokacije virov radijskih emisij (ERS), ki temelji na merjenju ravni in razlike v času prihoda signala iz ER na razmaknjenih antenah s skeniranjem radijskih sprejemnikov in pretvorjenih v sistem enačb, značilna po tem, da se uporabljata dve stacionarni radijski nadzorni točki, od katerih je ena vodilna, ki se povezuje z drugo komunikacijsko linijo, kalibrira merilnik vrednosti zakasnitve prihoda signalov na stebričke s standardnim radijsko-elektronskim sredstva z znanimi parametri signala in lokacijskimi koordinatami na mestih izvajajo kvazisinhrono skeniranje za identifikacijo obsevanega sevanja, nato pa merijo nivoje signala pri danih fiksnih frekvencah nastavitve in vrednosti zakasnitve prihoda signalov RES, oddajanje do vodilnega mesta, kjer se na podlagi rezultatov kalibracije števcev izračuna razmerje nivojev in razlika v zakasnitvi prihoda signalov RES ter sestavita dve enačbi, od katerih vsaka opisuje krog z polmer enak razdalji od stebrička do RES, te razdalje pa so določene z razmerjem med nivoji signala in razliko v vrednostih zakasnitve prihoda signala, izmerjenih na stebričkih z uporabo samo enega para anten z znanim azimutom osi glavnega režnja in vzorci sevanja, od katerih se glavni reženj vsakega nahaja v različnih polravninah glede na osnovno črto, koordinate IR pa se določijo z uporabo numerične metode za reševanje sestavljenih enačb, pri čemer se kot resnične upoštevajo le koordinate, povezane z polravnina glede na osnovno črto, v kateri se nahaja glavni del antene z najvišjo stopnjo sprejetega signala.

2. Naprava za določanje koordinat lokacije virov radijskih emisij, ki vsebuje stebre, povezane z dvosmernimi komunikacijskimi linijami, vključno s sprejemnimi antenami, skeniranje radijskih sprejemnikov, ki jih krmili računalnik, označena s tem, da vsebuje dve enaki radijski kontrolni točki, od katerih je ena je glavni, na vsakem stebru pa merilec vrednosti zakasnitve prihoda signalov, izhodi anten pa so povezani z vhodi skenirajočih radijskih sprejemnikov, krmilni računalnik je z dvosmernimi povezavami povezan s komunikacijsko napravo, skenirajoči sprejemnik in merilnik vrednosti zakasnitve prihoda signalov, katerega vhod je povezan z izhodom skenirajočega sprejemnika.