Способ определения местоположения сканирующей рлс пассивным многолучевым пеленгатором - RU2633962C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения работающей радиолокационной станции (РЛС), имеющей сканирующую направленную антенну.

В настоящее время для некоторых измерительных комплексов (например, систем определения дальности до объектов радиотехническими методами, радионавигации и комплексах радиоэлектронного подавления) актуальна задача оперативного определения дальности до цели, получаемых пассивной автономной угломерной системой.

Известен способ пассивного определения дальности до цели с использованием сигнала обзорной сканирующей РЛС (см. 1. патент РФ на изобретение №2217772, МПК G01S 3/02, опубл. 02.11.2001). Сущность способа состоит в следующем. Измеряют разность азимутов приемной позиции и цели относительно РЛС, разность азимутов РЛС и цели относительно приемной позиции, разность расстояний РЛС - цель - приемная позиция, угол места цели β и угол места РЛС ϕ с помощью направленной антенны приемной позиции, при этом горизонтальная дальность до цели определяется по формуле:

Схема устройства для реализации данного способа состоит из антенны основной, антенны дополнительной, первого измерителя, второго измерителя, вычитателя, вычислителя, при этом выход основной антенны соединен одновременно с первым входом первого измерителя, второго измерителя, вычислителя и вычитателя, таким же образом выход дополнительной антенны соединен со вторым входом первого измерителя, второго измерителя и вычитателя, выход первого измерителя соединен со вторым входом вычислителя, выход второго измерителя соединен с третьим входом вычислителя, а выход вычитателя соединен с четвертым входом вычислителя, выход которого является выходом системы.

Способ реализуется следующим образом. Остронаправленный луч основной антенны направлен на цель. Эхосигналы поступают в первый и второй измерители. Антенна дополнительная направлена на излучающую РЛС. Прямые сигналы поступают в первый и второй измерители. В первом измерителе определяется разность расстояний τ по задержке эхосигнала относительно прямого. В первом измерителе определяют задержку α - интервал времени между моментом приема пачки эхосигналов и моментом приема пачки прямых импульсов с учетом известного периода вращения антенны РЛС, который может быть измерен заранее. В вычитателе вычисляют угол γ - как разность азимутов антенны основной и антенны дополнительной. В вычислитель поступают значения τ, α, γ, а также углы места цели β и РЛС ϕ от антенны основной. В вычислителе определяют горизонтальную дальность цели R по формуле (1).

Данный способ может быть применим только при наличии дополнительной излучающей РЛС, что ведет к удорожанию и усложнению комплекса, а также невозможности обеспечения скрытной работы из-за необходимости наличия источника излучения.

Известен метод определения местоположения ИРИ с неизвестной несущей частотой (см. 2. Боков И.Г., Евдокимов О.Ю., Евдокимов Ю.Ф. Метод определения местоположения источников излучения с неизвестной несущей частотой. ТРТУ Специальный выпуск. №9, 2006, с. 22). Метод заключается в следующем. С борта летательного аппарата (ЛА) измеряется доплеровская частота сигнала по формуле:

где v - скорость ЛА,

λ - длина волны ИРИ,

θ(t) - текущий угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ определяемый из выражения:

где D₀ - дальность до ИРИ на начало измерений,

θ₀ - начальный угол между направлением движения ЛА и направлением на ИРИ.

За счет разницы частоты ИРИ и опорных частот приемника эта частота измеряется с некоторой дополнительной постоянной составляющей Δƒ. Данная частота интегрируется на трех интервалах времени [t₀, t₁], [t₀, t₂], [t₀, t₃] в соответствии с формулой:

Уравнения (3) образуют систему, решая которую и используя уравнение (4), находят D₀, θ₀, Δƒ.

Данный способ применим только для определения местоположения когерентных источников радиоизлучения, тогда как большинство обзорных РЛС являются некогерентными.

Известен способ (см. 3. патент США на изобретение №4882590, G01S 13/00, G01S 13/87, G01S 5/12, G01S 13/02, опубл. 21.11.1989 г.) определения дальности до цели по переотражениям от рельефа местности.

Способ состоит в следующем. Считается, что частота повторения импульсов, излучаемых передатчиком, постоянна. Примером такого передатчика может служить судовая радиолокационная станция, работающая в режиме кругового обзора. Приемное устройство способно разделять прямой сигнал передатчика и сигнал, переотраженный объектом, и измерять временное запаздывание τ переотраженного сигнала по отношению к прямому. Подсчитывая в точке приема количество импульсов, принятых между моментами приема прямого сигнала по главному лепестку диаграммы направленности антенны за один период ее вращения (это количество импульсов обозначим N), и количество импульсов между моментами приема прямого и отраженного сигналов (обозначим это количество импульсов как n), можно определить угол поворота θ антенны РЛС от направления на приемник до направления на отражающий объект. Угол поворота антенны РЛС определяется выражением

Любая отражающая точка лежит на эллипсе, являющимся геометрическим местом точек, сумма расстояний от которых до точек нахождения передатчика и приемника равна R+δ, где δ=сτ; с - скорость распространения радиоволн; τ - разность времени прихода в точку приема прямого и переотраженного сигналов, R - расстояние между приемником и передатчиком. Соотношения между R, δ, x и y определяется уравнениями:

Из этих выражений можно найти координаты отражающего объекта через расстояние между приемником и передатчиком R, угол поворота θ антенны передатчика от направления на приемник до направления на отражающий объект, а также разность длин путей δ прямого и переотраженного сигналов:

Местность в районе приемного пункта «накрывают» координатной сеткой. Оценивают видимость каждого узла сетки на местности со стороны передатчика и приемника, и данные об отражающих объектах заносят в память компьютера. Компьютер сравнивает координаты x и y точки отражения, вычисленные по измеренной задержке τ, величине угла θ и предполагаемой дальности R с координатами реального отражающего объекта, заложенными в память компьютера. Подбирается такая величина R, чтобы рассчитанные координаты совпадали с координатами, заложенными в память компьютера. Подобным образом каждой отражающей точке, углу θ и временному запаздыванию τ ставится в соответствие местоположение источника радиосигнала на координатной сетке. Поскольку точек, от которых происходят отражения радиосигнала на местности, обычно несколько, местоположение передатчика в координатной сетке оценивается вероятностной величиной. Наиболее вероятная точка принимается за положение передатчика.

Устройство, реализующее данный способ, содержит каскадно соединенные антенну, приемное устройство, первый управляемый аналоговый вентиль, второй управляемый аналоговый вентиль, аналого-цифровой преобразователь, устройство памяти и компьютер, детектор максимума луча антенны РЛС, вход которого соединен с выходом приемного устройства, а выход - с управляемым входом первого управляемого аналогового вентиля, каскадно соединенные устройство выделения прямых сигналов РЛС, вход которого соединен с выходом первого управляемого логического вентиля, и счетчик временных интервалов, выход которого соединен с управляемым входом второго управляемого логического вентиля.

Для реализации данного способа необходима априорная информация о точных координатах неровностей рельефа, что зачастую не осуществимо, а при определении дальности до корабельной РЛС принципиально невозможно.

Известно изобретение (см. 4. патент РФ на изобретение №2457505, МПК G01S 5/04, опубл. 27.07.2012) для определения местоположения работающей РЛС, имеющей сканирующую направленную антенну. Данное изобретение выбрано в качестве прототипа.

Способ определения местоположения работающей РЛС реализуется следующим образом. Предполагается, что приемные устройства пассивного многолучевого (двухлучевого) пеленгатора в месте наблюдения имеют достаточную чувствительность для приема прямых сигналов передатчика по боковому излучению его антенны. Ставя в соответствие измеренным разностям углов и моментам приема сигналов пеленгатором координаты реально существующих на местности отражающих объектов, вычисляется местоположение передатчика.

Способ поясняется фиг. 1, согласно которой в точке Е расположен импульсный передатчик РЛС, в точке О - пеленгатор, в точке А - единственный переотражающий объект. Импульсы, излученные передатчиком, приходят в точку приема О по прямому пути ЕО и по пути ЕАО, отразившись от объекта А. Приемный пункт имеет слабонаправленные антенны и способен принимать как прямые сигналы передатчика РЛС, излученные боковыми лепестками антенны РЛС, так и переотраженные от объектов поверхности сигналы при направлении на них главного лепестка антенны РЛС и измерять углы прихода прямого и переотраженного сигналов и задержку τ между ними. По задержке τ определяется разность длин путей прямого и переотраженного сигнала δ=сτ=ЕА+АО-ЕО, где с - скорость света.

Из последнего соотношения следует, что EA+AO=R+δ, где R - расстояние. Это означает, что точка А лежит на эллипсе, в фокусах которого расположены передающее и приемное устройства, и что сумма расстояний от любой точки эллипса до его фокусов равна R+δ.

Из фиг. 1 также следует, что для любой точки, находящейся на эллипсе, выполняется соотношение:

где α - угол между приемником и отражающим объектом,

x - горизонтальная координата точки эллипса,

y - вертикальная координата точки эллипса.

Подставляя формулу (6) в уравнение эллипса находим координаты x и y отражающего объекта А:

Дальность до источника радиоизлучения оценивается путем сравнения действительных координат xni, yni, занесенных в память компьютера, с рассчитанными по формулам (7 и 8), в которые были подставлены измеренные значения угла α, пространственная разность путей распространения сигналов δ и переменная величина R. За оценку дальности принимается такое значение R, при котором разность между рассчитанными и заложенными в память компьютера координатами минимальна. Вследствие неизбежности ошибок измерений полное совпадение рассчитанных координат и координат, занесенных в память компьютера, маловероятно, поэтому формула для оценки дальности до источника радиоизлучения при использовании одного переотражающего объекта может быть записана как:

где xi(R, α, δ) и yi(R, α, δ) - координаты i-го отражающего объекта.

Поскольку, как показывает практика, в зоне действия приемного пункта (пеленгатора) обычно имеется несколько отражающих объектов, которые могут быть использованы для определения дальности R, формула для оценки дальности R в этом случае может быть записана в виде:

Дальность R, удовлетворяющая формуле (9) принимается за истинную.

Структурная схема устройства приведена на фиг. 2, на которой обозначено:

1 - первая антенна;

2 - первое приемное устройство;

3 - первый аналого-цифровой преобразователь (АЦП);

4 - устройство обнаружения сигналов;

5 - генератор тактовых импульсов;

6 - устройство выделения прямых сигналов РЛС;

7 - счетчик временных интервалов;

8 - устройство памяти;

9 - компьютер;

10 - вторая антенна;

11 - второе приемное устройство;

12 - второй АЦП;

13 - управляемый логический вентиль;

14 - моноимпульсный вычислитель пеленга.

Устройство содержит первую антенну 1, первое приемное устройство 2, вход которого подключен к выходу первой антенны 1, первый АЦП 3, устройство обнаружения сигналов 4, устройство 6 выделения прямых сигналов РЛС, счетчик 7 временных интервалов и устройство 8 памяти, и компьютер 9, вход которого соединен с выходом устройства 8 памяти, вторую антенну 10 и второе приемное устройство 11, вход которого соединен с выходом второй антенны 10, второй АЦП 12, содержащий два входа, первый из которых соединен с выходом второго приемного устройства 11, и один выход, генератор 5 тактовых импульсов, имеющий один выход, управляемый логический вентиль 13, имеющий два входа, первый из которых соединен с выходом счетчика 7 временных интервалов, второй - с выходом устройства 4 обнаружения сигналов, и один выход, моноимпульсный вычислитель пеленга 14, имеющий четыре входа, первый из которых соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй и третий - с выходами первого и второго аналого-цифровых преобразователей, четвертый - с выходом генератора тактовых импульсов, и один выход, второй вход в первом аналого-цифровом преобразователе соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом первого приемного устройства, второй и третий входы в устройстве обнаружения сигналов соединены соответственно с выходом второго аналого-цифрового преобразователя и выходом генератора тактовых импульсов, входы второй, третий и четвертый в устройстве памяти соединены соответственно с выходом устройства выделения прямых сигналов РЛС, выходом моноимпульсного вычислителя пеленга и выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в устройстве выделения прямых сигналов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, второй вход в счетчике временных интервалов соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а его первый вход соединен с выходом устройства обнаружения сигналов, второй вход второго аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом генератора тактовых импульсов, первый вход устройства обнаружения сигналов - с выходом первого аналого-цифрового преобразователя, первый вход устройства выделения прямых сигналов РЛС - с выходом моноимпульсного вычислителя пеленга, и первый вход устройства памяти - с выходом управляемого логического вентиля.

В способе, реализуемом в прототипе, для определения дальности до РЛС необходима точная априорная информация о координатах переотражающих объектов, что на море принципиально невозможно, а на суше требует выполнения предварительных трудоемких измерений. Кроме того, в способе прототипа предполагается нахождение РЛС только в пределах лучей многолучевого пеленгатора, обусловленное использованием моноимпульсного метода пеленгации, что уменьшает функциональные возможности способа. Кроме того, необходимость использования сигнала, излученного антенной РЛС по боковым лепесткам, уменьшает дальность действия прототипа. Дальность в прототипе оценивается вероятностным критерием, что допускает возможность появления грубых ошибок измерений.

Технический результат изобретения заключается в расширении функциональных возможностей способа путем обеспечения определения направления на сканирующую РЛС и дальности до нее в отсутствии априорных данных о местных отражающих объектах при нахождении РЛС как в лучах, так и вне лучей пассивного многолучевого пеленгатора, при одновременном повышении достоверности результатов измерений.

Достижение указанного технического результата обеспечивается в предлагаемом способе определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым пеленгатором (ПМП), по меньшей мере, трехлучевым пеленгатором, заключающийся в приеме и выделении ПМП прямых импульсных сигналов РЛС, обнаружении импульсных сигналов, переотраженных подстилающей поверхностью земли или моря, и измерении временных задержек между сигналами, отличающемся тем, что осуществляют прием ПМП в моменты

, прямых импульсных сигналов при первом обороте сканирующей антенны РЛС и в моменты приема , прямых импульсных сигналов при втором обороте сканирующей антенны РЛС, определяют период T_A вращения антенны РЛС по формуле , после чего начинают измерение интервала времени T_B поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП, затем обнаруживают сигналы, принятые по первому, второму и третьему лучам ПМП, и определяют угол поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП по формуле: , далее измеряют времена задержки τ₂₁ и τ₃₁ сигналов, принятых соответственно по второму и третьему лучам относительно сигнала, принятого по первому лучу, после чего определяют угол β_k1 между направлением на РЛС и границей первого луча ПМП, наиболее удаленной от РЛС, по формуле:

,

где τ₂₁=t_n2-t_nl - временная задержка между моментами приема рассеянного сигнала по второму лучу t_n2 по отношению к первому лучу t_n1, τ₃₁=t_n3-t_n1 - временная задержка между приемами сигнала t_n3 по третьему лучом по отношению к первому лучу t_n1, ψ - угол между диаграммами направленности смежных лучей ПМП, а расстояние R_k до РЛС определяют по формуле:

.

Достижение технического результата приведенными отличиями можно пояснить с использованием геометрических построений, представленных на фиг. 3.

Пассивный многолучевой пеленгатор расположен в точке О, первый, второй и третий лучи пеленгатора имеют одинаковую ширину θ, углы между смежными лучами одинаковы и равны ψ. Если θ<ψ то лучи не пересекаются, если ψ<θ, то лучи пересекаются, если θ=ψ, то лучи касаются границами. При нахождении РЛС вне лучей ПМП, как показано на фиг. 3, и вращении антенны РЛС, в моменты направления антенны РЛС на ПМП, одновременно на выходах всех лучей пеленгатора появляются пачки импульсов, следующие с периодом Т_А,, принятые по боковым лепесткам антенны. При нахождении РЛС в пределах любого из лучей ПМП, пачки импульсов, следующие с периодом Т_А,, будут приниматься приемником соответствующего луча и иметь не менее чем на 20 дб большую амплитуду. Измерив временной интервал от момента прохождения сканирующей антенной РЛС направления на ПМП до текущего момента времени T_B, можно определить угол поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП для каждого текущего момента времени. Пусть α_Ki - угол поворота антенны РЛС от направления на пеленгатор до момента времени T_B, тогда

, где T_B - интервал времени между моментом прохождения лучом антенны РЛС направления на приемник ПМП и моментом начала измерения временных задержек, Т_А - период одного оборота антенны РЛС.

В соответствии с геометрической интерпретацией задачи определения координат РЛС на фиг. 3 обозначены:

направления трех лучей пеленгатора;

О - антенна пеленгатора;

С - точка нахождения РЛС;

α_ki - угол поворота антенны РЛС относительно направления на пеленгатор;

a, b, е - точки пересечения направления оси антенны РЛС с границами первого, второго и третьего лучей, причем с границами наиболее удаленными от РЛС;

β_k1 - угол между направлением на РЛС и наиболее удаленной от РЛС границей первого луча пеленгатора.

Распространяясь по лучу антенны РЛС, зондирующий импульс облучает подстилающую поверхность земли или моря, возникающий при этом рассеянный сигнал представляет собой узкополосный нормальный процесс. При пересечении зондирующим импульсом соответствующего луча ПМП рассеянный сигнал принимается приемником этого луча в виде импульсного эхо-сигнала. Длительность этого импульсного эхосигнала равна времени движения зондирующего импульса в пределах соответствующего луча, а момент появления этого импульса (т.е. передний фронт импульса) определяется расстоянием от РЛС до границы луча, наиболее близкой к РЛС. Момент окончания импульсного эхо-сигнала (т.е. задний фронт импульса) соответствует моменту достижения зондирующим импульсом границы луча ПМП, наиболее удаленной от РЛС. Следовательно, рассеянный поверхностью эхо-сигнал, приходит в приемники первого, второго и третьего лучей ПМП в виде импульсов, последовательно во времени, с задержками τ. Эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки а, на приемник ПМП (точку О) придет через интервал времени t_a=Оа/с, а эхосигнал, рассеянный поверхностью в районе точки b придет на антенну пеленгатора через интервал времени t_b=(ab+Ob)/с. Следовательно, задержка τ₂₁ эхосигнала, принятого вторым лучом, относительно сигнала, пришедшего по первому лучу, запишется как:

Аналогично, задержка τ₃₁ эхосигнала, принятого третьим лучом, относительно сигнала, пришедшего по первому лучу определится как:

Рассмотрим ΔOab и, применив теорему синусов, выразим стороны ab и Ob этого треугольника через сторону Оа.

Подставим эти выражения в (10):

Откуда

Рассмотрев аналогичным образом ΔОае, получим выражения:

Подставим эти выражения в (11):

Откуда

Приравняем правые части уравнений

Воспользуемся формулами из тригонометрии

;

;

и проведем упрощение обеих частей уравнения (12).

Левая часть уравнения (12) примет вид:

.

Представим разность косинусов в знаменателе как произведение:

И тогда левая часть уравнения (12) примет вид:

Выполнив аналогичные преобразования правой части уравнения (12), получим

Приравняем эти выражения

Умножив обе части уравнения на произведение

, и, сократив одинаковые константы, получим:

Заметив, что

, придадим уравнению вид:

Перепишем формулу (13), перегруппировав аргументы косинусов:

Воспользуемся тригонометрической формулой косинуса суммы двух углов:

Косинус в левой стороне уравнения (5'') преобразуется к виду:

Косинус в правой стороне уравнения (5'') преобразуется к виду:

Тогда уравнение (13) примет вид:

Перенесем члены, содержащие

, в левую часть уравнения, а члены, содержащие , в правую часть уравнения:

Сгруппируем члены, содержащие

и :

Откуда

Тогда

И окончательно

Уравнение 15 позволяет определить направление β_k1 на РЛС относительно направления границы первого луча ПМП, наиболее удаленной от РЛС.

Найдем расстояние R_k до РЛС по теореме синусов:

Измерения времени задержки τ₂₁ и τ₃₁ сигналов следует выполнять по задним фронтам принимаемых импульсов. Эта необходимость вызвана тем, что когда РЛС окажется в пределах диаграммы направленности первого луча, длительность импульса, принятого ПМП по этому лучу, будет меньше из-за уменьшения расстояния от РЛС до противоположной границы луча, т.е. импульс станет короче за счет уменьшения общей длительности пути прохождения зондирующего импульса в пределах луча. Временное положение заднего фронта импульса, соответствующее моменту выхода зондирующего импульса из луча, при этом не изменится.

Из формул, аналогичных (15) и (16), при различных положениях луча антенны РЛС α_ki можно получить значительное число М статистически независимых отсчетов величин β_C1 и R_K. Причем М определяется числом импульсов, появляющихся на выходах приемников при вращении антенны РЛС, для которых величина отношения сигнал/шум будет достаточной для выполнения дальномерных измерений. Применение рассмотренной методики возможно только до тех дальностей, где интенсивность рассеянного поверхностью сигнала достаточна для обеспечения приемлемой величины отношения сигнал/шум импульсов на выходах, как минимум, трех смежных лучей пеленгатора. В случае пеленгации судовых РЛС при взволнованной поверхности моря это дальность порядка 10 км.

Как следует из вышесказанного в предложенном способе определение местоположения РЛС возможно и при нахождении РЛС в пределах лучей ПМП, и при нахождении вне их, что расширяет функциональные возможности способа по сравнению с прототипом. Кроме того, определение местоположения РЛС выполняется по детерминированным соотношениям, что исключает вероятностную оценку местоположения и тем самым повышает достоверность результатов измерений.

На фиг. 4 приведен пример структурной схемы устройства для реализации предлагаемого способа, на которой показано:

15 - антенна первого луча;

16 - антенна второго луча;

17 - антенна третьего луча;

18 - приемник первого луча;

19 - приемник второго луча;

20 - приемник третьего луча;

21 - обнаружитель сигнала первого луча;

22 - обнаружитель сигнала второго луча;

23 - обнаружитель сигнала третьего луча;

24 - селектор прямого сигнала;

25 - счетчик времени;

26 - измеритель задержки τ₂₁;

27 - измеритель задержки τ₃₁;

28 - вычислитель.

При этом выходы антенны 15 первого луча, антенны 16 второго луча и антенны 17 третьего луча соединены с входами соответствующего приемника 18, 19, 20, выходы которых соединены со входами соответствующих обнаружителей 21, 22, 23 эхо-сигналов, выходы всех обнаружителей подключены к соответствующим входам селектора 24 прямого сигнала, выход которого соединен с первыми входами вычислителя 28 и счетчика 25 времени, выход которого соединен со вторым входом вычислителя 28, второй вход счетчика 25 времени связан с выходом обнаружителя 21 эхо-сигнала первого луча и первыми входами измерителей 26 и 27 задержки τ₂₁ и τ₃₁ соответственно, вторые входы которых подключены к выходам обнаружителей 22 и 23 эхо-сигналов, а выходы - к третьему и четвертому входам вычислителя 28, выходы которого являются выходами устройства.

Предлагаемый способ осуществляется в приведенном устройстве следующим образом.

Пусть РЛС находится вне лучей ПМП. Поскольку прямые зондирующие сигналы имеют большую мощность то при направлении антенны РЛС на ПМП они принимаются боковыми лепестками всех трех лучей одновременно независимо от нахождения РЛС в луче или вне лучей ПМП. Прямые зондирующие сигналы по первому, второму и третьим лучам поступают в соответствующие приемники 18, 19, 20, где осуществляется процедура фильтрации и усиления сигналов до требуемого уровня и последующее их обнаружение в обнаружителях 21, 22, 23. С выходов обнаружителей 21, 22, 23 прямые зондирующие сигналы поступают на входы селектора 24 прямого сигнала. В селекторе 24 выделяются передние фронты импульсов, принятых каждым лучом и при совпадении во времени всех трех фронтов импульсов вырабатывается выходной сигнал селектора 24 прямого сигнала, который поступает на первый вход счетчика 25 времени и запускает начало отсчета времени T_B, начиная с момента прохождения антенной РЛС направления на ПМП. Поскольку мощность прямого зондирующего сигнала значительно больше мощности рассеянного поверхностью сигнала, то в течение ряда оборотов антенны РЛС на приемники ПМП будут приходить только прямые зондирующие сигналы. Принимаемые в это время лучами рассеянные поверхностью эхосигналы будут иметь слишком маленькую мощность и не смогут проходить через обнаружители 21, 22, 23.

К моменту прихода следующего выходного сигнала селектора 24 прямого сигнала на счетчике 25 времени установится интервал времени T_B, равный длительности Т_А периода оборота антенны РЛС, т.е. T_B=Т_А. Этот интервал записывается в вычислитель 28 по переднему фронту выходного сигнала селектора 24 прямого сигнала. По заднему фронту этого же сигнала счетчик 25 времени обнуляется и подготавливается к началу счета в следующем обороте антенны РЛС.

С уменьшением расстояния между РЛС и лучами ПМП амплитуда эхо-сигнала, рассеянного поверхностью и принимаемого лучами ПМП, будет возрастать. В момент прихода по первому лучу эхосигнала достаточной мощности, появляется импульс на выходе приемника 18 первого луча и обнаружителя 21 эхо-сигнала первого луча, который поступает на второй вход счетчика 25 времени, вызывая считывание времени T_B, записанного к этому моменту в счетчик 25 времени, и запись его в вычислитель 28 по второму входу вычислителя 28. Вычислитель 28 рассчитывает угол поворота антенны α_ki относительно направления на ПМП по формуле

. Этот угол соответствует положению антенны РЛС, при котором лучами ПМП принимаются в данный момент эхо-сигналы рассеянные поверхностью в данном цикле зондирования РЛС.

Через интервал времени τ₂₁ после прихода импульса по первому лучу появляется импульс на выходе приемника 19 второго луча и обнаружителя 22 второго луча. Импульсы с выходов обнаружителей 21 и 22 поступают на входы измерителя 26 задержки τ₂₁. Измеренная величина τ₂₁ поступает на третий вход вычислителя 28.

Аналогично, с появлением импульса на выходе обнаружителя 23 третьего луча измеряется время задержки τ₃₁ и вводится в вычислитель 28 на четвертый вход.

Используя введенный заранее параметр пеленгатора ψ, вычислитель 28 рассчитывает угол β_k1 между направлением наиболее удаленной от РЛС границы первого луча ПМП и направлением на РЛС (Фиг. 3) по формуле (15)

где α_ki - угол поворота антенны РЛС относительно направления на ПМП;

ψ - угол между осями диаграмм направленности смежных лучей пеленгатора;

с - скорость света.

Расстояние R_k до РЛС рассчитывается по формуле (16):

Рассмотрим пример выполнения блоков предлагаемого устройства.

В качестве антенн 15, 16, 17 первого, второго и третьего лучей соответственно могут быть использована ФАР с электронным сканированием по азимуту (см. 5. Справочник по радиолокации под ред. М. Сколника, т. 2, М., «Сов. радио», 1977, стр. 132-138).

Приемники 18, 19, 20, входящие в состав пеленгатора, - супергетеродинного типа и могут быть выполнены как в (см. 6. Справочник по основам радиолокационной техники, М., 1967, стр. 343-344).

Обнаружители 21, 22, 23 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975).

Измерители задержки 26, 27 могут быть выполнены как в (7. Поиск, обнаружение и измерение параметров сигналов в радионавигационных системах. Под ред. Ю.М. Казаринова. М.: Сов. радио. 1975).

Вычислитель 28 представляет собой устройство, реализующие вычислительные процедуры в соответствии с блок-схемой алгоритма, представленной на фиг. 5. и может быть выполнен на соответствующих ПЛИС, используемых, например в (см. 8. Патент на полезную модель РФ №72339 МПК G06F 15/16 опубл. 10.04.2008).

Счетчик 25 времени можно использовать почти любой из множества выпускаемых, как в (9. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств. Томск, В-Спектр 2012).

Селектор 24 прямого сигнала может быть выполнен из последовательно соединенных дифференцирующего устройства и схемы совпадений на три входа как в (9. Потехин В.А. Схемотехника цифровых устройств. Томск, В-Спектр 2012).

Реферат

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для определения местоположения работающей радиолокационной станции (РЛС), имеющей сканирующую направленную антенну. Достигаемый технический результат – расширение функциональных возможностей путем обеспечения определения направления на сканирующую РЛС и дальности до нее, при одновременном повышении достоверности результатов измерений. Указанный результат достигается за счет определения местоположения сканирующей РЛС пассивным многолучевым, по меньшей мере трехлучевым, пеленгатором, при котором измеряют период вращения антенны РЛС, определяют угол поворота антенны РЛС относительно направления на пеленгатор, при этом в каждом цикле зондирования при данном угле поворота антенны РЛС измеряют временные задержки Δτ, Δτсигналов, рассеянных отражающей поверхностью не менее, чем в двух лучах пеленгатора, при этом соответственно Δτ- задержка сигнала, принятого по второму лучу, относительно сигнала, принятого по первому лучу, Δτ- задержка сигнала, принятого по третьему лучу, относительно сигнала, принятого по первому лучу, затем на основании проведенных измерений расстояние Rот пеленгатора до цели, а также угол между направлением на РЛС и направлением первого луча пеленгатора вычисляют по соответствующим формулам. 5 ил.

Формула