RU2316020C2 - Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources - Google Patents
Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources Download PDFInfo
- Publication number
- RU2316020C2 RU2316020C2 RU2005126870/09A RU2005126870A RU2316020C2 RU 2316020 C2 RU2316020 C2 RU 2316020C2 RU 2005126870/09 A RU2005126870/09 A RU 2005126870/09A RU 2005126870 A RU2005126870 A RU 2005126870A RU 2316020 C2 RU2316020 C2 RU 2316020C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearing
- radio
- signals
- received signals
- signal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения пеленга источников радиосигналов в системах радиоконтроля.The invention relates to radio engineering and can be used to determine the bearing of the sources of radio signals in radio monitoring systems.
Известен амплитудный способ измерения пеленга источников радиоизлучения (см., например, книгу А.И.Леонова и К.И.Фомичева "Моноимпульсная радиолокация" - М.: Сов. радио, 1984 г., с.6), основанный на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами с общим центром раскрыва и фокальными осями, сдвинутыми по углу примерно на ширину диаграммы направленности антенны (ДНА), измерении амплитуд принятых антеннами сигналов и вычислении отношения разности измеренных амплитуд к их сумме.A known amplitude method for measuring the bearing of radio sources (see, for example, the book by A.I. Leonov and K.I. Fomichev "Monopulse radar" - M .: Sov. Radio, 1984, p.6), based on signal reception the radiation source with two antennas with a common center of the aperture and focal axes shifted in angle approximately by the width of the antenna pattern (BOTTOM), measuring the amplitudes of the signals received by the antennas, and calculating the ratio of the difference of the measured amplitudes to their sum.
Недостатком этого способа является относительно низкая точность измерения пеленга при приемлемом секторе пеленгования, обусловленная не идентичностью антенн и погрешностью измерения сигналов на выходах антенн.The disadvantage of this method is the relatively low accuracy of the bearing measurement with an acceptable direction finding sector, due to the non-identity of the antennas and the measurement error of the signals at the outputs of the antennas.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является фазовый способ измерения пеленга источников радиоизлучения (см., например, книгу М.С.Скольника "Введение в технику радиолокационных систем" - М.: Мир, 1965 г., с.234), основанный на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами, фокальные оси которых параллельны, а центры раскрыва разнесены, измерении разности фаз принятых сигналов на выходах антенн и последующем вычислении пеленга θ на источник излучения по формулеThe closest in technical essence to the proposed one is the phase method for measuring the bearing of radio emission sources (see, for example, M.Skolnik’s book "Introduction to the Technique of Radar Systems" - M .: Mir, 1965, p.234), based on receiving a signal of a radio emission source by two antennas, the focal axes of which are parallel and the aperture centers are spaced apart, measuring the phase difference of the received signals at the outputs of the antennas and then calculating the bearing θ to the radiation source according to the formula
где Δφ - измеренная разность фаз;where Δφ is the measured phase difference;
λ - длина волны контролируемого сигнала;λ is the wavelength of the controlled signal;
d - расстояние между центрами раскрыва антенн.d is the distance between the centers of the aperture of the antennas.
Недостатком этого способа является неоднозначность результатов пеленгования при большой ширине ДНА. Уменьшение же ширины ДНА ведет к соответствующему уменьшению сектора пеленгования либо к увеличению числа антенн и каналов обработки принятых сигналов, что крайне затруднительно при создании бортовых средств радиоконтроля.The disadvantage of this method is the ambiguity of the results of direction finding with a large width of the bottom. Reducing the width of the bottom of the bottom leads to a corresponding decrease in the direction-finding sector or to an increase in the number of antennas and channels for processing received signals, which is extremely difficult when creating on-board radio monitoring facilities.
Целью изобретения является устранение неоднозначности результатов пеленгования без увеличения числа антенн и каналов обработки принятых сигналов.The aim of the invention is to eliminate the ambiguity of the results of direction finding without increasing the number of antennas and channels for processing received signals.
Технический результат от использования изобретения заключается в устранении неоднозначности результатов пеленгования при сохранении точности пеленгования в заданном секторе 180° без увеличения числа антенн и каналов обработки принятых сигналов.The technical result from the use of the invention is to eliminate the ambiguity of the results of direction finding while maintaining the accuracy of direction finding in a given sector of 180 ° without increasing the number of antennas and channels for processing received signals.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе измерения пеленга источников радиоизлучений, основанном на приеме сигнала источника радиоизлучения двумя антеннами, фокальные оси которых параллельны, а центры раскрыва разнесены, и измерении разности фаз принятых сигналов на выходах антенны, принятые сигналы преобразуют в сигналы промежуточной частоты, примерно в сорок раз меньшей частоты принятых сигналов, измеряют разность Δφпр фаз преобразованных сигналов промежуточной частоты, производят грубую оценку θг пеленга на источник излучения по формулеThis goal is achieved by the fact that in the known method for measuring the bearing of radio sources, based on the reception of a signal from a radio source with two antennas, the focal axes of which are parallel and the aperture centers are spaced, and measuring the phase difference of the received signals at the antenna outputs, the received signals are converted into intermediate frequency signals , about forty times less than the frequency of the received signals is measured difference Δφ straight converted intermediate frequency phase signal, producing a rough estimate θ r to the bearing uc radiation regular enrollment formula
где Δφпр - измеренная разность фаз сигналов промежуточной частоты;where Δφ etc. - the measured difference of the intermediate frequency signal phase;
λ - длина волны контролируемого радиосигнала;λ is the wavelength of the monitored radio signal;
К - отношение частоты принятого сигнала к промежуточной;K is the ratio of the frequency of the received signal to the intermediate;
d - расстояние между центрами раскрыва антенн, вычисляют все значения θ пеленга (или часть их) по формулеd is the distance between the centers of the aperture of the antennas, calculate all the values θ of the bearing (or part of them) according to the formula
где Δφ - измеренная разность фаз принятых сигналов;where Δφ is the measured phase difference of the received signals;
n=0, ±1, ±2, ±3,..., m, a m - целая часть отношения d/λ,n = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ..., m, and m is the integer part of the ratio d / λ,
и ближайшее из них к оценке θг принимают в качестве пеленга на источник радиоизлучения.and the nearest of them to the estimation of θ g is taken as a bearing on a radio emission source.
Совокупность вновь введенных операций с радиосигналами и вычислений по результатам измерений не следует явным образом из уровня техники, поэтому заявляемый способ следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.The set of newly introduced operations with radio signals and calculations based on the measurement results does not follow explicitly from the prior art, therefore, the inventive method should be considered new and having an inventive step.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведено взаимное положение источника радиосигнала и центров раскрыва антенн.The invention is illustrated by the drawing, which shows the relative position of the source of the radio signal and the centers of the aperture of the antennas.
Ширина ДНА составляет 180° для каждой из антенн. Центры раскрыва антенн находятся на расстоянии d один относительно другого, примерно на порядок превышающем длину λ волны пеленгуемого сигнала. Фокальные оси антенн параллельны между собой и перпендикулярны прямой, соединяющей центры их раскрыва. Они направлены в центр сектора пеленгования (вертикально вверх на чертеже). Пеленг θ контролируемого сигнала отсчитывается от направления фокальных осей антенн по часовой стрелке.The width of the bottom is 180 ° for each of the antennas. The centers of the aperture of the antennas are at a distance d from one another, approximately an order of magnitude greater than the wavelength of the direction-finding signal. The focal axes of the antennas are parallel to each other and perpendicular to the straight line connecting the centers of their aperture. They are directed to the center of the direction finding sector (vertically upwards in the drawing). The bearing θ of the monitored signal is counted from the direction of the focal axes of the antennas clockwise.
Пеленгование источника радиоизлучения осуществляется в следующем порядке.Direction finding of a source of radio emission is carried out in the following order.
Сигнал радиоизлучения частотой f принимают двумя идентичными антеннами и усиливают идентичными усилителями. Измеряют разность Δφ фаз принятых, а затем усиленных сигналов. Кроме того, с помощью идентичных преобразователей частоты эти сигналы преобразуют в сигналы промежуточной частоты fпр, в К раз меньшей частоты f принятого сигнала, и измеряют разность Δφпр фаз сформированных сигналов промежуточной частоты. Коэффициент К при этом выбирают примерно равным 40.The radio frequency signal f is received by two identical antennas and amplified by identical amplifiers. The phase difference Δφ of the received and then amplified signals is measured. In addition, using identical frequency converters, these signals are converted into intermediate frequency signals f CR , K times smaller than the frequency f of the received signal, and the phase difference Δφ pr of the generated intermediate frequency signals is measured. The coefficient K is thus chosen approximately equal to 40.
Учитывая, что d<<R2<R1, разность Δφпр фаз сформированных сигналов промежуточной частоты fпр связана с пеленгом θ и параметрами λ, d и К соотношениемGiven that d << R 2 <R 1 , the difference Δφ pr of the phases of the generated signals of intermediate frequency f pr is related to the bearing θ and the parameters λ, d and K by the ratio
На основании этого соотношения производят грубую оценку θг пеленга по формулеBased on this ratio, a rough estimate of θ g of the bearing is made according to the formula
Оценка θг является грубой (неточной), поскольку крутизна пеленгационной характеристики-зависимости Δφпр(θ) при принятых соотношениях d≈10λ и К≈40 достаточно мала (составляет π/2). Однако эта оценка является однозначной оценкой, так как при любом значении пеленга θ в пределах ±π/2 разность Δ′φ фаз не превысит по модулю π/2.The estimate of θ g is rough (inaccurate), since the steepness of the direction-finding characteristic-dependence Δφ pr (θ) for the accepted ratios d≈10λ and K≈40 is quite small (π / 2). However, this estimate is an unambiguous estimate, since for any value of the bearing θ within ± π / 2 the difference Δ′φ of the phases does not exceed modulo π / 2.
Для получения более точной оценки измеряют разность Δφ фаз принятых антеннами и усиленных сигналов частоты f. Она связана с пеленгом θ и параметрами λ и d соотношениемTo obtain a more accurate estimate, the difference Δφ of the phases received by the antennas and the amplified signals of frequency f is measured. It is related to the bearing θ and the parameters λ and d by the relation
Учитывая, что d≈10λ, разность Δ′φ фаз может значительно (в разы) превышать величину 2π. Измеритель разности фаз не реагирует на целую часть отношения Δ′φ/2π, а измеряет только остаток от деления Δφ на 2π. Фактическая Δ′φ и измеренная Δφ разности фаз сигналов на выходах антенн связаны соотношениемConsidering that d≈10λ, the phase difference Δ′φ can significantly (several times) exceed 2π. The phase difference meter does not respond to the integer part of the Δ′φ / 2π ratio, but measures only the remainder of dividing Δφ by 2π. The actual Δ′φ and the measured Δφ of the phase difference of the signals at the outputs of the antennas are related by the relation
Δ′φ=Δφ+2πnΔ′φ = Δφ + 2πn
n=0, ±1, ±2, ±3,..., m, a m - целая часть отношения d/λ. Поэтому уравнение (2) следует записать в видеn = 0, ± 1, ± 2, ± 3, ..., m, and m is the integer part of the d / λ ratio. Therefore, equation (2) should be written as
илиor
Уравнение (3) содержит неопределенность - одному значению измеренной разности Δφ фаз соответствуют 2m+1 значений пеленга θ. Для разрешения этой неопределенности рассчитывают в соответствии с уравнением (3) все эти значения, или часть их, сравнивают их со значением θг, рассчитанным по формуле (1), и ближайшее к нему принимают в качестве результата пеленгования.Equation (3) contains uncertainty - one value of the measured phase difference Δφ corresponds to 2m + 1 bearing values θ. To resolve this uncertainty, all these values, or part of them, are calculated in accordance with equation (3), compared with the value θ g calculated by formula (1), and the nearest one is taken as the result of direction finding.
Заявляемый способ достаточно легко реализуем.The inventive method is quite easy to implement.
В качестве антенн могут быть использованы щелевые антенны в экране ограниченных размеров (см., например, Справочник по элементам радиоэлектронных устройств./ Под ред. В.В.Дулина, М.С.Жука. М.: Энергия, 1977, с.528, 529).Slot antennas can be used as antennas in a limited-size screen (see, for example, the Handbook of elements of electronic devices. / Ed. By V.V.Dulin, M.S. Zhuka. M: Energy, 1977, p. 528 , 529).
Усиление принятых антеннами сигналов может осуществляться серийно выпускаемыми модулями типа М421135.The amplification of the signals received by the antennas can be carried out by commercially available modules of type M421135.
Преобразование частоты f принятого сигнала в промежуточную может быть осуществлено путем перемножения принятого сигнала с опорным и последующей фильтрации сигнала разностной частоты (см., например, Радиоприемные устройства./ Под ред. Барулина Л.Г. - М.: Радио и связь, 1984 г., с.151...158).The frequency f of the received signal can be converted to an intermediate one by multiplying the received signal with the reference signal and then filtering the difference frequency signal (see, for example, Radio receivers. / Ed. Barulin L.G. - M.: Radio and Communications, 1984 ., p. 151 ... 158).
Измерение разности фаз может осуществляться цифровым тюнером типа АРК-ЦТ.The phase difference measurement can be carried out by a digital tuner type ARK-CT.
Вычисления в соответствии с уравнениями (1) и (3) могут быть выполнены с помощью ПЭВМ типа "Pentium".Calculations in accordance with equations (1) and (3) can be performed using a Pentium type PC.
Нетрудно видеть, что предлагаемый способ в отличие от способа-прототипа обеспечивает однозначность измерения пеленга источника радиосигнала при сохранении точности пеленгования в заданном секторе 180°.It is easy to see that the proposed method, unlike the prototype method, provides unambiguous measurement of the bearing of the radio signal source while maintaining the accuracy of direction finding in a given sector of 180 °.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126870/09A RU2316020C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005126870/09A RU2316020C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005126870A RU2005126870A (en) | 2007-02-27 |
RU2316020C2 true RU2316020C2 (en) | 2008-01-27 |
Family
ID=37990508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005126870/09A RU2316020C2 (en) | 2005-08-25 | 2005-08-25 | Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2316020C2 (en) |
-
2005
- 2005-08-25 RU RU2005126870/09A patent/RU2316020C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
СКОЛЬНИК М.С. Введение в технику радиолокационных систем. - М.: Мир, 1965, с.234. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005126870A (en) | 2007-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107064861B (en) | Apparatus for estimating angle of arrival and apparatus for beamforming | |
US10557933B2 (en) | Radar device and position-determination method | |
CN110018452B (en) | Method and apparatus for estimating direction of arrival using generation of virtual received signals | |
US7812759B2 (en) | Radar apparatus for detection position information of a target by receiving reflection signals reflected by the target with a plurality of reception antennas | |
CN109669178A (en) | A kind of spaceborne three array element pulse bidimensional direction-finding method | |
JP6797318B2 (en) | Interferometer arrival time delay | |
KR20170072325A (en) | Method and apparatus for increasing angular resolution in an automotive radar system | |
US3973262A (en) | Radio direction finder with means for reducing sensitivity to multipath propogation errors | |
US5559517A (en) | Maximized/minimized phase calculator for an interferometric amti radar | |
RU2615491C1 (en) | Method for simultaneous measuring two angular objective coordinates in review amplitude monopulse radar system with antenna array and digital signal processing | |
RU2416807C2 (en) | Method for radar measurement of velocity and coordinates of objects and system for implementing said method | |
RU2316020C2 (en) | Method for multipulse measurement of bearing of radio signal sources | |
RU2296432C1 (en) | Method for autocorrelation receipt of noise-like signals | |
JP5278083B2 (en) | Target orientation calculation device | |
RU2287839C2 (en) | Device for mono-impulse measurement of bearing of radio signals sources | |
Berkowitz et al. | Information derivable from monopulse radar measurements of two unresolved targets | |
RU2309425C2 (en) | Method of forming calibration data for radio direction finder/ range finder (versions) | |
RU2534220C1 (en) | Apparatus for determining motion parameters of object | |
RU2750335C1 (en) | Method for amolitude-phase direction finding by rotating antenna system | |
RU2815608C1 (en) | Ultrashort measuring base hydroacoustic navigation system | |
RU2606707C1 (en) | Method for adaptive measurement of angular coordinates | |
Haibo et al. | The study of mono-pulse angle measurement based on digital array radar | |
RU2316017C2 (en) | Device for radio-engineering monitoring of radio sources | |
RU2260814C1 (en) | Method for automatic inspection of radio-frequency emission sources | |
RU2378659C1 (en) | Device for radio-technical control of radio radiation sources |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120723 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150826 |