RU2423719C1 - Method for adaptive measurement of spatial parameters of radio-frequency radiation sources and device for realising said method - Google Patents

Abstract

FIELD: physics. ^ SUBSTANCE: method involves receiving radio signals using an antenna array comprising N>2 elements, conversion of received radio signals into high-frequency electrical signals at intermediate frequency and then into digital form, subtraction of corresponding values of measured phase differences from the corrected reference phase differences taking into account the profile of the direction finder, squaring values of the obtained residual errors, summation thereof on all pairs of antenna elements and all frequency subbands, determination of the most probable direction of arrival of the radio signal based on the least sum of squares of residual errors. The device which realises this method also includes a first and a second modem, each connected to a receiving and a transmitting antenna, a block of switches, a fourth memory device, a radio navigator, a harmonic signal generator connected to a transmitting antenna, a control unit, a decoder and a second input adjustment bus. ^ EFFECT: method for adaptive measurement of spatial parameters of radio-frequency radiation sources and device for realising said method, which ensure high accuracy of measuring spatial parameters of radio signals. ^ 2 cl, 9 dwg

Description

Заявляемые объекты объединены единым изобретательским замыслом, относятся к радиотехнике и могут быть использованы в навигационных, пеленгационных, локационных средствах, а также в средствах радиоконтроля для определения пеленга и угла места на источник априорно неизвестного сигнала.The inventive objects are united by a single inventive concept, relate to radio engineering and can be used in navigation, direction finding, location tools, as well as in radio monitoring tools to determine the bearing and elevation to the source of an a priori unknown signal.

Известен способ пеленгации источника сигнала (см. пат. RU №2192651, G01S 3/14, G01S 3/00, опубл. 05.10.2000 г.), включающий прием сигнала элементами двух линейных эквидистантных антенных решеток, расположенных взаимно-перпендикулярно, вычисление пространственного спектра Фурье сигнала, принятого элементами первой линейной эквидистантной антенной решетки и комплексно-сопряженного пространственного спектра Фурье сигнала, принятого элементами второй линейной эквидистантной антенной решетки, преобразование масштабов обоих вычисленных пространственных спектров сигнала по логарифмическому закону, корреляционный анализ и измерение относительного сдвига преобразованных пространственных спектров сигнала и оценку угловых координат.A known method of direction finding a signal source (see US Pat. RU No. 2192651, G01S 3/14, G01S 3/00, publ. 05.10.2000), comprising receiving a signal elements of two linear equidistant antenna arrays arranged mutually perpendicularly, the calculation of spatial Fourier spectrum of the signal received by the elements of the first linear equidistant antenna array and the complex conjugate spatial spectrum of the Fourier spectrum of the signal received by the elements of the second linear equidistant antenna array, the conversion of the scales of both calculated spatial signal spectra according to the logarithmic law, correlation analysis and measurement of the relative shift of the transformed spatial spectra of the signal and estimation of angular coordinates.

Недостатком способа является зависимость точности измерения пеленга от взаимной ориентации источника излучения и антенной системы пеленгатора, невозможность получения информации об угле наклона фронта волны радиосигнала β, отсутствие в результатах пеленгации информации, учитывающей влиянии среды распространения радиоволн.The disadvantage of this method is the dependence of the accuracy of the measurement of the bearing on the mutual orientation of the radiation source and the antenna system of the direction finder, the impossibility of obtaining information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal β, the absence in the results of direction finding information taking into account the influence of the medium of propagation of radio waves.

Известен способ (по пат. RU №2144200, МПК⁷ G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и многоканальный пеленгатор. Опубл. 1.10.2000 г.). Он включает прием радиосигналов антенной решеткой, состоящей из N антенных элементов, выполненных идентичными в количестве не менее трех и расположенных в плоскости пеленгования, измерение в каждом частотном поддиапазоне комплексных амплитуд пар сигналов, характеризующих фазы каждого радиосигнала, принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне одним из антенных элементов пары, выбранным в качестве сигнального, относительно фазы радиосигнала, принимаемом в том же частотном поддиапазоне другим из антенных элементов пары, выбранным в качестве опорного для всех используемых пар антенных элементов, формирование двухмерных угловых спектров каждого принимаемого в соответствующем частотном поддиапазоне радиосигнала по измеренным комплексным амплитудам пар сигналов для различных пар антенных элементов антенной решетки соответственно взаимному расположению этих антенных элементов в плоскости пеленгования, по которым судят об азимутах и углах места принятых радиосигналов.The known method (according to US Pat. RU No. 2144200, IPC ⁷ G01S 3/14. Method for direction finding of radio signals and multichannel direction finder. Publ. 1.10.2000). It includes receiving radio signals by an antenna array consisting of N antenna elements made identical in an amount of at least three and located in the direction-finding plane, measuring in each frequency subband the complex amplitudes of the pairs of signals characterizing the phases of each radio signal received in the corresponding frequency subband by one of the antenna elements a pair selected as a signal, relative to the phase of the radio signal received in the same frequency subband to another of the antenna elements of the pair, selected as a reference for all pairs of antenna elements used, the formation of two-dimensional angular spectra of each received in the corresponding frequency subband radio signal from the measured complex amplitudes of the signal pairs for different pairs of antenna elements of the antenna array according to the relative position of these antenna elements in the direction-finding plane, which are used to determine the azimuths and elevation angles of received radio signals.

Способ-аналог позволяет повысить точность пеленгования при сканировании в широком диапазоне частот и получить информацию об угле наклона фронта волны источника радиосигнала. Однако способу присущ и недостаток - низкая точность пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке. Способ не в полной мере использует информацию о поле радиосигнала, заложенной в геометрии антенной системы. Кроме того, в данном способе точность пеленгования снижается из-за несинхронного подключения (через коммутатор) антенных элементов пары ко входам двухканального приемника.The analogue method allows to increase the direction finding accuracy when scanning in a wide frequency range and obtain information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal source. However, the method also has a disadvantage - low direction finding accuracy in a complex signal-noise environment. The method does not fully use information about the field of the radio signal embedded in the geometry of the antenna system. In addition, in this method, the direction finding accuracy is reduced due to the non-synchronous connection (via the switch) of the antenna elements of the pair to the inputs of the two-channel receiver.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ пеленгации (по пат. RU №2263327, МПК⁷ G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30). Он включает прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δf_ν, Δf_ν∈ΔF, ν=1,2,…V, V=ΔF/Δf антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованных с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, дискретизацию их и квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента A_l,h, где l, h=1,2,…,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона по формуле Δφ_l,h,ИЗМ(f_ν)=arctg(U_c(f_ν)/U_s(f_ν)), запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, формирование и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки, используемого частотного диапазона и заданной точности измерений, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.The closest in technical essence to the proposed method is the direction finding method (according to US Pat. RU No. 2263327, IPC ⁷ G01S 3/14. The method of direction finding radio signals and direction finder for its implementation. Publish. 10.27.2005, bull. No. 30). It includes the reception of radio signals in the corresponding frequency subband Δf _ν , Δf _ν ∈ΔF, ν = 1,2, ... V, V = ΔF / Δf by an antenna array consisting of N identical non-directional antenna elements, where N> 2 located in the direction-finding plane and a placement variant, coordinated with local conditions, sequential synchronous conversion of high-frequency signals of each pair of antenna elements of the antenna array into electrical signals of intermediate frequency, their discretization and quantization, the formation of four sequences of samples from them By dividing into quadrature components, storing in each sequence a predetermined number of samples of the quadrature components of the signals, correcting the stored samples of the sequences of quadrature components by sequentially multiplying each of them by the corresponding sample of the specified time window, generating from the corrected sequences of quadrature components of the signal samples two complex sequences of signal samples whose elements are determined by pairwise edineniya respective counts adjusted sequence of quadrature component signals of the antenna elements, the transformation of both the complex sequences of signal samples through a Discrete Fourier Transform, pairwise multiplication of signal samples of the transformed sequence of one antenna element to the corresponding complex conjugate signal samples of the transformed sequence in the same frequency of the other antenna element A _{l, h} , where l, h = 1,2, ..., N, l ≠ h, calculation for the current pair a antenna elements of the phase difference of the signals for each frequency subband according to the formula Δφ _{l, h, ISM} (f _ν ) = arctan (U _c (f _ν ) / U _s (f _ν )), storing the received phase differences of the radio signals, generating and storing the reference set the phase differences of the signals based on the spatial distribution of the antenna elements of the antenna array, the frequency range used and the given measurement accuracy, subtracting the corresponding values of the measured phase differences from the standard phase differences of the signals, squaring the obtained values of the residuals and their sum measuring over all pairs of antenna elements and all frequency subbands, storing the sums obtained that are in unambiguous correspondence with the directions of arrival of radio signals, determining the most probable direction of arrival of a radio signal in horizontal and elevation planes from the smallest sum of squared residuals.

Способ-прототип позволяет решить поставленную перед ним задачу - улучшить качество пеленгования, а именно повысить его точность. Однако способу-протопиту так же присущ недостаток, связанный с недостаточной точностью пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке и обусловленный отсутствием учета влияния среды распространения радиоволн.The prototype method allows us to solve the task assigned to it - to improve the quality of direction finding, namely to increase its accuracy. However, the protopit method also has a disadvantage associated with the lack of direction finding accuracy in a complex signal-noise environment and due to the lack of consideration of the influence of the radio wave propagation environment.

Известен многоканальный пеленгатор (по пат. RU №2096793 G01S 3/14. Опубл. 1997 г.). Он содержит антенную решетку, коммутатор, двухканальные: приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок преобразователь Фурье, запоминающее устройство, вычислитель сверток, а также вычислитель пеленга и генератор синхроимпульсов.Known multi-channel direction finder (according to US Pat. RU No. 2096793 G01S 3/14. Publ. 1997). It contains an antenna array, a switch, two-channel ones: a receiver, an analog-to-digital converter, a Fourier converter unit, a storage device, a convolution calculator, as well as a bearing calculator and a clock generator.

К недостаткам данного аналога можно отнести низкую точность пеленгации при сканировании в широком диапазоне частот и отсутствие в результатах пеленгации информации об угле наклона фронта волны источника радиосигнала и информации, учитывающей влияние среды распространения радиоволн.The disadvantages of this analogue include the low accuracy of direction finding during scanning in a wide frequency range and the lack of direction finding results on information about the angle of inclination of the wave front of the radio signal source and information that takes into account the influence of the radio wave propagation medium.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является пеленгатор (по пат. RU №2263327, МПК⁷ G01S 3/14. Способ пеленгации радиосигналов и пеленгатор для его осуществления. Опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30). Устройство-прототип содержит антенную решетку, выполненную из N>2 идентичных ненаправленных антенных элементов, расположенных в плоскости пеленгования и согласованных с местными условиями вариантом размещения, антенный коммутатор, N входов которого подключены к соответствующим N выходам антенной решетки, а сигнальный и опорный выходы коммутатора подключены соответственно к сигнальному и опорному входам двухканального приемника, выполненного по схеме с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, причем сигнальный и опорный выходы промежуточной частоты двухканального приемника соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, блок преобразования Фурье, выполненный двухканальным соответственно с сигнальным и опорным каналами, сигнальный и опорный входы которого соединены соответственно с сигнальным и опорным входами аналого-цифрового преобразователя, первое и второе запоминающие устройства, блок вычитания, блок формирования эталонных значений разностей фаз, блок вычисления разности фаз, первый информационный вход которого соединен с сигнальным выходом блока преобразования Фурье, а второй вход - с опорным выходом бока преобразования Фурье, первая группа информационных выходов блока вычисления разности фаз соединена с группой информационных входов второго запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, группа входов уменьшаемого которого соединена с информационными выходами первого запоминающего устройства, информационные входы которого соединены с информационными выходами блока формирования эталонных значений разностей фаз, группа информационных входов которого является входной установочной шиной пеленгатора, последовательно соединенные умножитель, первый сумматор, третье запоминающее устройство, блок определения азимута и угла места, причем первая и вторая группы информационных входов умножителя объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, генератор синхроимпульсов, выход которого соединен с управляющим входом антенного коммутатора, входами синхронизации аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычитания, умножителя, первого сумматора, блока определения азимута и угла места, блока формирования эталонных значений разностей фаз и блока вычисления разности фаз.The closest in technical essence to the proposed device is a direction finder (according to US Pat. RU No. 2263327, IPC ⁷ G01S 3/14. Method for direction finding of radio signals and direction finder for its implementation. Publish. 10.27.2005, bull. No. 30). The prototype device contains an antenna array made of N> 2 identical omnidirectional antenna elements located in the direction-finding plane and adapted to local conditions by an antenna switch, N inputs of which are connected to the corresponding N outputs of the antenna array, and the signal and reference outputs of the switch are connected respectively, to the signal and reference inputs of a two-channel receiver made according to the scheme with common local oscillators, an analog-to-digital converter made by two-channel respectively, with the signal and reference channels, and the signal and reference outputs of the intermediate frequency of the two-channel receiver are connected respectively to the signal and reference inputs of an analog-to-digital converter, the Fourier transform unit made two-channel, respectively, with the signal and reference channels, the signal and reference inputs of which are connected respectively with the signal and reference inputs of an analog-to-digital converter, the first and second storage devices, a subtraction unit, a reference generating unit the values of the phase differences, the phase difference calculation unit, the first information input of which is connected to the signal output of the Fourier transform unit, and the second input is connected to the reference output of the Fourier transform side, the first group of information outputs of the phase difference calculation unit is connected to the group of information inputs of the second storage device, group the information outputs of which are connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block, the group of inputs of which is reduced which is connected to the information outputs of the first memory a device, the information inputs of which are connected to the information outputs of the unit for generating the phase difference reference values, the group of information inputs of which is the input mounting bus of the direction finder, the multiplier connected in series, the first adder, the third storage device, the azimuth and elevation determining unit, the first and second groups information inputs of the multiplier are combined and connected to the group of information outputs of the subtraction unit, a clock generator, the output of which dinen with the control input of the antenna switch, synchronization inputs of an analog-to-digital converter, Fourier transform unit, first, second and third storage devices, a subtraction unit, a multiplier, a first adder, an azimuth and elevation determination unit, a phase difference reference unit and a calculation unit phase difference.

Устройство-прототип позволяет решить поставленную перед ним задачу - улучшить качество пеленгования, а именно повысить его точность. Однако устройству присущ недостаток - недостаточная точность пеленгования в сложной сигнально-помеховой обстановке.The prototype device allows us to solve the task before it - to improve the quality of direction finding, namely to increase its accuracy. However, the device has a drawback - insufficient direction finding accuracy in a complex signal-noise environment.

Целью заявляемых технических решений является разработка способа адаптивного измерения пространственных параметров источников радиоизлучений и устройства для его осуществления, обеспечивающих повышение точности измерения пространственных параметров источников радиоизлучения за счет адаптации к среде распространения радиоволн.The aim of the claimed technical solutions is to develop a method of adaptive measurement of spatial parameters of radio sources and devices for its implementation, providing increased accuracy of measuring spatial parameters of radio sources due to adaptation to the medium of propagation of radio waves.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе пеленгации радиосигналов, включающем прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δf_ν, Δf_ν∈ΔF, ν=1, 2,…V, V=ΔF/Δf антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованных с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, причем в качестве опорного антенного элемента поочередно применяются все антенные элементы антенной решетки, дискретизацию сигналов и их квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа B отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента А_l на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента A_h, где l,h=1,2,…,N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона, запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, вычисление и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов Δφ_{l,h,k,m,ν эт} исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки l и h, используемого частотного диапазона Δf_ν и заданной точности измерений пространственных параметров сигналов в горизонтальной Δθ и угломестной Δβ плоскостях, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной θ_c и угломестной β_c плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок.This goal is achieved by the fact that in the known method of direction finding of radio signals, including the reception of radio signals in the corresponding frequency sub-band Δf _ν , Δf _ν ∈ΔF, ν = 1, 2, ... V, V = ΔF / Δf antenna array consisting of N identical non-directional antenna elements, where N> 2, located in the direction-finding plane and adapted to local conditions by the placement option, sequential synchronous conversion of high-frequency signals of each pair of antenna elements of the antenna array into electrical signals of intermediate frequency, m as a reference antenna element, all antenna elements of the antenna array are used in turn, signal sampling and quantization, the formation of four sequences of samples from them by dividing into quadrature components, storing in each sequence of a given number B of samples of the quadrature components of the signals, the correction of the stored samples of sequences of quadrature components by sequentially multiplying each of them by the corresponding count of a given time window, f ormirovanie from the corrected sequence quadrature component samples the signals of two complex sequences of signal samples, the elements of which are determined by pairwise combining respective samples of the corrected sequence of quadrature component signals of the antenna elements, the transformation of both the complex sequences of signal samples through a Discrete Fourier Transform, pairwise multiplication of signal samples of the transformed sequence of one and _l tennogo element A to the corresponding complex conjugate of the transformed sequence of samples of the signal at the same frequency of another antenna element A _h, where l, h = 1,2, ..., N, l ≠ h, calculation for the current pair of antenna element signal phase difference for each frequency subband, storing the obtained phase differences of the radio signals, calculating and storing the reference set of phase differences of the signals Δφ _{l, h, k, m, ν et} based on the spatial distribution of the antenna elements of the antenna array l and h, the used frequency range Δf _ν and the accuracy of measurements of the spatial parameters of the signals in the horizontal Δθ and elevation Δβ planes, subtracting the corresponding values of the measured phase differences from the reference phase differences of the signals, squaring the obtained values of the residuals and summing them over all pairs of antenna elements and all frequency subbands, storing the received sums found in unambiguous accordance with the directions of arrival of the radio signals, determining the most probable direction of arrival of the radio signal in the horizontal θ _c and angular β _c planes by the least sum of squared residuals.

На подготовительном этапе выносным генератором излучают гармонические сигналы на удалении нескольких длин волн в заданной полосе частот ΔF с дискретностью Δf_ν. Одновременно определяют координаты генератора гармонических сигналов {х, y, z}_г. На основе данных о местоположении выносного генератора гармонических сигналов и адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений вычисляют пространственные параметры генератора гармонических сигналов {θ_k, β_m)_г, k=1,2,…,K, m=1,2,…,M. Запоминают измеренные разности фаз сигналов Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах l и h для данного местоположения генератора гармонических сигналов и соответствующего частотного поддиапазона Δf_ν. Последовательно перемещают генератор гармонических колебаний по сфере относительно антенной решетки адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений с заданной дискретностью в горизонтальной Δθ и угломестной Δβ плоскостях. В каждой точке измеряют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов и соответствующие им разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах. Запоминают полученные разности фаз. Формируют скорректированный эталонный набор разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν ск} путем замены рассчитанных эталонных значений разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт} на соответствующие измеренные значения разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн}, а в процессе работы в качестве эталонного набора разностей фаз используют скорректированный эталонный набор разностей фаз.At the preparatory stage, harmonic signals are emitted by an external generator at a distance of several wavelengths in a given frequency band ΔF with a resolution of Δf _ν . At the same time, the coordinates of the harmonic signal generator {x, y, z} _{g are} determined. Based on the location data of the remote harmonic signal generator and the adaptive device for measuring the spatial parameters of the radio emission sources, the spatial parameters of the harmonic signal generator {θ _k , β _m ) _g , k = 1,2, ..., K, m = 1,2, ..., are calculated M. The measured phase differences of the signals Δφ _{l, h, k, m, ν obn} in the antenna elements l and h for a given location of the harmonic signal generator and the corresponding frequency subband Δf _{ν are} stored. The harmonic oscillation generator is successively moved around the sphere relative to the antenna array of the adaptive device for measuring the spatial parameters of radio sources with a given discreteness in the horizontal Δθ and elevation Δβ planes. At each point, spatial parameters are measured on the harmonic signal generator and the corresponding phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} in the antenna elements. Remember the obtained phase difference. A corrected reference set of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν cc is formed} by replacing the calculated reference values of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} with the corresponding measured values of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} , and in the process, as a reference set of phase differences, use the adjusted reference set of phase differences.

Благодаря новой совокупности существенных признаков в заявленном способе, за счет более полного учета на подготовительном этапе уровня влияния рельефа окружающей местности и местных предметов на среду распространения радиоволн, увеличивается точность измерения пространственных параметров источников радиоизлучений.Due to the new set of essential features in the claimed method, due to a more complete consideration at the preparatory stage of the level of influence of the relief of the surrounding area and local objects on the medium of propagation of radio waves, the accuracy of measuring the spatial parameters of radio emission sources increases.

В заявленном адаптивном пеленгаторе поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем антенную решетку, выполненную из N антенных элементов в количестве более двух, причем в качестве опорного антенного элемента поочередно применяют все антенные элементы антенной решетки, которые располагают в плоскости пеленгования с согласованным с местными условиями вариантом их размещения, а расстояния между антенными элементами ограничиваются требованиями, обусловленными используемым частотным диапазоном, антенный коммутатор, который содержит N входов и два выхода, выполненный с возможностью синхронного подключения очередной пары антенных элементов к сигнальному и опорному выходам коммутатора соответственно, выходы антенных элементов антенной решетки подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора, а выходы антенного коммутатора соединены соответственно с двумя входами приемника, выполненного двухканальным с опорным и сигнальным каналами и с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь и блок преобразования Фурье выполнены двухканальными и соединены последовательно, причем опорный выход приемника соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с сигнальным выходом приемника, последовательно соединенные умножитель, сумматор, второе, запоминающее устройство и блок определения азимута и угла места, а также первое, третье запоминающие устройства и генератор синхроимпульсов, выполненный с возможностью подачи команд на управляющий вход коммутатора для последовательного во времени подключения следующих пар антенных элементов, выход которого подсоединен к управляющему входу антенного коммутатора и к синхровходам аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока формирования эталонных значений разностей фаз, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычисления разности фаз, блока вычитания, умножителя, сумматора, блока определения азимута и угла места, первая группа выходов которого является угломестной выходной шиной β адаптивного пеленгатора, а вторая группа выходов - азимутальной выходной шиной θ адаптивного пеленгатора, первая входная установочная шина, которая соединена с группой информационных входов блока формирования эталонных значений разностей фаз, а первый и второй информационные выходы блока преобразования Фурье соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока вычисления разности фаз, первая группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, а первая и вторая группа входов умножителя поразрядно объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, дополнительно введены, первый и второй модемы с подсоединенными к каждому из них приемной и передающей антеннами, блок ключей, четвертое запоминающее устройство, радионавигатор, генератор гармонических сигналов с подсоединенной к нему передающей антенной, блок управления, предназначенный для обеспечения одновременной настройки приемника и генератора гармонических сигналов на заданную частоту f_ν и вычисление пространственных параметров {θ_k, β_m}_г генератора гармонических сигналов, дешифратор и вторая входная установочная шина, причем группа адресных входов третьего запоминающего устройства соединена со второй группой информационных выходов блока управления. Группа информационных входов третьего запоминающего устройства соединена со второй группой информационных выходов блока вычисления разностей фаз. Группа информационных выходов третьего запоминающего устройства соединена с первой группой информационных входов блока ключей, группа информационных выходов которого соединена с группой входов уменьшаемого блока вычитания. Вход управления блока ключей соединен с третьим выходом блока управления, первая группа выходов которого соединена с группой входов управления приемника. При этом первая группа входов блока управления является второй входной установочной шиной адаптивного пеленгатора. Четвертая группа выходов блока управления соединена со второй группой информационных входов первого модема, вторая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока управления. Вторая группа информационных входов блока ключей соединена с группой информационных выходов четвертого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных разностей фаз. Вход синхронизации блока формирования эталонных разностей фаз объединен со входами синхронизации четвертого запоминающего устройства и блока управления. Группа информационных входов генератора гармонических сигналов соединена с группой информационных выходов дешифратора, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов второго модема, вторая группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора.In the inventive adaptive direction finder, the goal is achieved by the fact that in the known device containing an antenna array made of N antenna elements in an amount of more than two, moreover, all antenna elements of the antenna array, which are arranged in the direction-finding plane in accordance with local conditions the option of their placement, and the distances between the antenna elements are limited by the requirements due to the used frequency range, antenna comm a torus that contains N inputs and two outputs, configured to synchronously connect the next pair of antenna elements to the signal and reference outputs of the switch, respectively, the outputs of the antenna elements of the antenna array are connected to the corresponding inputs of the antenna switch, and the outputs of the antenna switch are connected respectively to the two inputs of the receiver, made by two-channel with reference and signal channels and with common local oscillators, analog-to-digital converter and Fourier transform unit two-channel and connected in series, and the reference output of the receiver is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the signal output of the receiver, a multiplier, an adder, a second, a storage device and a block for determining the azimuth and elevation, as well as the first, third memory devices and a clock generator, configured to send commands to the control input of the switch for sequentially connecting the following pairs of antennas elements, the output of which is connected to the control input of the antenna switch and to the sync inputs of the analog-to-digital converter, Fourier transform unit, phase difference reference unit, first, second and third storage devices, phase difference calculation unit, subtraction unit, multiplier, adder, block determining the azimuth and elevation angle, the first group of outputs of which is the elevation output bus β of the adaptive direction finder, and the second group of outputs is the azimuthal output bus θ of the adaptive direction finder direction finder, the first input installation bus, which is connected to the group of information inputs of the unit for generating phase difference reference values, and the first and second information outputs of the Fourier transform unit are connected respectively to the first and second information inputs of the phase difference calculation unit, the first group of information outputs of which is connected to the group information inputs of the first storage device, the group of information outputs of which are connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block, and the first and second group of inputs of the multiplier are bitwise combined and connected to the group of information outputs of the subtraction unit, additionally introduced are the first and second modems with receiving and transmitting antennas connected to each of them, a key block, a fourth storage device, a radio navigator, a harmonic signal generator connected to transmitting antenna to it, a control unit designed to provide simultaneous tuning of the receiver and the harmonic signal generator to a given frequency f _ν and the calculation spatial parameters {θ _k , β _m } _{g of} a harmonic signal generator, a decoder and a second input installation bus, and the group of address inputs of the third storage device is connected to the second group of information outputs of the control unit. The group of information inputs of the third storage device is connected to the second group of information outputs of the phase difference calculation unit. The group of information outputs of the third storage device is connected to the first group of information inputs of the key block, the group of information outputs of which is connected to the group of inputs of the reduced block of subtraction. The control input of the key block is connected to the third output of the control block, the first group of outputs of which is connected to the group of control inputs of the receiver. In this case, the first group of inputs of the control unit is the second input installation bus of the adaptive direction finder. The fourth group of outputs of the control unit is connected to the second group of information inputs of the first modem, the second group of information outputs of which is connected to the second group of information inputs of the control unit. The second group of information inputs of the key block is connected to the group of information outputs of the fourth storage device, the group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the block for generating phase differences. The synchronization input of the unit for generating the reference phase differences is combined with the synchronization inputs of the fourth storage device and the control unit. The group of information inputs of the harmonic signal generator is connected to the group of information outputs of the decoder, the group of information inputs of which is connected to the second group of information outputs of the second modem, the second group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the radio navigator.

Перечисленная новая совокупность существенных признаков за счет того, что вводятся новые элементы и связи, позволяет достичь цели изобретения: повысить точность измерения пространственных параметров источников радиоизлучений в условиях пересеченной местности, городских условиях и сложной сигнально-помеховой обстановке.The listed new set of essential features due to the fact that new elements and connections are introduced, allows to achieve the purpose of the invention: to increase the accuracy of measuring the spatial parameters of radio sources in rough terrain, urban conditions and complex signal-jamming conditions.

Заявленный способ и устройство поясняются чертежами, на которых показаны:The claimed method and device are illustrated by drawings, which show:

фиг.1 - структурная схема устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений;figure 1 is a structural diagram of a device for measuring the spatial parameters of radio emission sources;

фиг.2 - алгоритм работы блока управления;figure 2 - algorithm of the control unit;

фиг.3 - порядок разбиения заданной полосы частот ΔF на поддиапазоны Δf;figure 3 - the order of splitting a given frequency band ΔF into subbands Δf;

фиг.4 - порядок формирования массива эталонных значений Δφ_{l,h,k,m,ν эт};figure 4 - the order of formation of the array of reference values Δφ _{l, h, k, m, ν floor} ;

фиг.5 - порядок формирования массива измеренных значений Δφ_{l,h,k,m,ν обн} при обноске;figure 5 - the order of formation of the array of measured values Δφ _{l, h, k, m, ν} obn when cast;

фиг.6 - порядок формирования массива скорректированных эталонных значений Δφ_{l,h,k,m,ν ск};6 - the order of formation of the array of adjusted reference values Δφ _{l, h, k, m, ν ck} ;

фиг.7 - вариант формирования массива измеренных значений Δφ_{l,h,k,m,ν изм};Fig.7 is a variant of the formation of an array of measured values Δφ _{l, h, k, m, ν ISM} ;

фиг.8 - порядок вычисления суммы H_θ,β,ν поддиапазона Δf_ν для Δθ_l и различных углов места Δβ_m;Fig. 8 shows a calculation procedure for the sum H _{θ, β, ν of the} subband Δf _ν for Δθ _l and various elevation angles Δβ _m ;

фиг.9 - порядок достижения положительного эффекта:Fig.9 - the order of achieving a positive effect:

а) вариант фазовой свертки сигнала H_{θ,ν обн} в горизонтальной плоскости на частоте f_ν при выполнении обноски;a) a variant of phase convolution of the signal H _{θ, ν obn} in the horizontal plane at a frequency f _ν when performing the cast;

б) вариант фазовой свертки сигнала H_{θ,ν изм} в горизонтальной плоскости на частоте f_ν без учета результатов обноски;b) a variant of phase convolution of the signal H _{θ, ν ism} in the horizontal plane at a frequency f _ν without taking into account the results of the castoff;

в) вариант скорректированной фазовой свертки сигнала

в горизонтальной плоскости на частоте f_ν.c) a variant of the corrected phase convolution of the signal

in the horizontal plane at a frequency f _ν .

Известно (см. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Сов. радио, 1964, стр.235-284), что на точность измерения пространственных параметров сигналов оказывают влияние особенности рельефа местности и окружение антенной системы. К искажению пеленгов приводит неоднородность почвы (переход от влажной почвы к сухой, от моря к суше), различные металлические и токопроводящие сооружения и предметы (антенны, замкнутые контуры, ангары, деревья, дома и т.д.). Последние создают поля обратного излучения, искажающие ориентировку равнофазных поверхностей электромагнитного поля, что и вызывает ошибки в оценке пространственных параметров сигналов. На практике подобрать площадку для развертывания измерителя, удовлетворяющую всем требованиям (см. там же), весьма сложно. Кроме того, удаленные от измерителя на значительном расстоянии (до нескольких километров) токопроводящие объекты (строения, антенные сооружения, лес и пр.) также приводят к ошибкам измерений.It is known (see Kukes I.S., Starik M.E. Fundamentals of radio direction finding. - M .: Sov. Radio, 1964, pp. 235-284) that the characteristics of the terrain and the environment of the antenna influence the accuracy of measuring the spatial parameters of signals. system. The heterogeneity of bearings is caused by heterogeneity of the soil (transition from moist to dry soil, from sea to land), various metal and conductive structures and objects (antennas, closed circuits, hangars, trees, houses, etc.). The latter create backward radiation fields that distort the orientation of the equiphase surfaces of the electromagnetic field, which causes errors in the estimation of the spatial parameters of the signals. In practice, it is very difficult to select a site for the deployment of the meter that meets all the requirements (see ibid.) In addition, conductive objects (structures, antenna structures, forest, etc.) that are remote from the meter at a considerable distance (up to several kilometers) also lead to measurement errors.

Учет влияния совокупности названных негативных факторов на точность оценки пространственных параметров сигналов, как правило, осуществляют с помощью обноски или снятия девиации (см. там же, стр.536-537). Получаемые при этом значения отклонений пеленга Δθ и угла места Δβ от истинных значений (точечная оценка) не в полной мере характеризуют искажения электромагнитного поля (см., например, пат. RU №2283505, G01S 13/46. Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения. Опубл. 10.09.2006, бюл. №25), которые носят многомодовый характер. Для учета названных искажений электромагнитного поля на соответствующих частотах предлагается снять с него «слепок» в виде разности фаз в пространственно разнесенных точках (антенных элементах решетки).Accounting for the influence of the totality of these negative factors on the accuracy of the estimation of the spatial parameters of the signals, as a rule, is carried out by means of casting or removing the deviation (see ibid., Pp. 536-537). The resulting deviations of the bearing Δθ and elevation angle Δβ from the true values (point estimate) do not fully characterize the distortions of the electromagnetic field (see, for example, US Pat. No. 2283505, G01S 13/46. Method and device for determining the coordinates of a radio emission source Publish. September 10, 2006, bull. No. 25), which are multimode in nature. To take into account the above-mentioned distortions of the electromagnetic field at the appropriate frequencies, it is proposed to take a “cast” of it in the form of a phase difference at spatially separated points (antenna elements of the array).

Реализация заявляемого способа поясняется следующим образом. На подготовительном этапе выполняют следующие операции.The implementation of the proposed method is illustrated as follows. At the preparatory stage, the following operations are performed.

Весь заданный диапазон частот ΔF делят на поддиапазоны, размеры которых Δf определяются минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Поддиапазоны, количество которых V=ΔF/Δf, нумеруют ν=1,2,…,V (см. фиг.3). Рассчитывают средние частоты всех поддиапазонов по формуле f_ν=Δf(2_ν-1)/2.The entire specified frequency range ΔF is divided into subbands, the sizes of which Δf are determined by the minimum transmission bandwidth of the receiving paths of the direction finder. Subbands, the number of which is V = ΔF / Δf, are numbered ν = 1,2, ..., V (see figure 3). The average frequencies of all subbands are calculated by the formula f _ν = Δf (2 _ν -1) / 2.

На следующем этапе рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров (ППИП) для средних частот всех поддиапазонов f_ν. В качестве первичных пространственно-информационных параметров используют значения разностей фаз сигналов Δφ_l,h,ν для всех возможных парных комбинаций антенных элементов в рамках антенной решетки.At the next stage, the reference values of the primary spatial information parameters (PPIP) are calculated for the middle frequencies of all subbands f _ν . As the primary spatial information parameters, the phase difference values of the signals Δφ _{l, h, ν are used} for all possible pair combinations of antenna elements within the framework of the antenna array.

Порядок расчета эталонных значений Δφ_{l,h,ν эт} следующий. Вводят топологию антенной системы (АС) пеленгатора. Данные по топологии АС включают значения взаимных расстояний между антенными элементами решетки и ее ориентацию относительно направления на север. В качестве последнего возможно использование вектора, проходящего от второго АЭ в направлении первого АЭ (при кольцевой структуре антенной решетки).The procedure for calculating the reference values Δφ _{l, h, ν et} following. The topology of the antenna system (AS) of the direction finder is introduced. Data on the topology of the speakers include the values of the mutual distances between the antenna elements of the array and its orientation relative to the north direction. As the latter, it is possible to use a vector passing from the second AE in the direction of the first AE (with the annular structure of the antenna array).

В процессе расчета эталонных первичных пространственно-информационных параметров моделируют размещение эталонного источника поочередно вокруг антенной решетки пеленгатора с дискретностью Δθ и Δβ на удалении нескольких длин волн. При этом полагается, что фронт приходящей волны плоский. Для каждого из угловых параметров Δθ_k, k=1,2,…,K и Δβ_m, m=1,2,…,M вычисляют значения разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт} для всех возможных комбинаций пар антенных элементов решетки и всех частотных поддиапазонов V:In the process of calculating the reference primary spatial information parameters model the placement of the reference source alternately around the direction-finding antenna array with discreteness Δθ and Δβ at a distance of several wavelengths. It is assumed that the front of the incoming wave is flat. For each of the angular parameters Δθ _k , k = 1,2, ..., K and Δβ _m , m = 1,2, ..., M, the values of the phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} are calculated for all possible combinations of pairs antenna elements of the array and all frequency subbands V:

где

Where

расстояние между плоскими фронтами волн в l-ном и h-ном антенных элементах, пришедшие к решетке под углами Δθ_k в азимутальной и Δβ_m в вертикальной плоскостях, l≠h, x_l, y_l, z_l и x_h, y_h, z_h координаты l-го и h-го антенных элементов решетки, C - скорость света. В случае использования антенной решетки с плоским (горизонтальным) размещением АЭ (z_l=z_h) последнее выражение принимает вид:the distance between the plane wave fronts in the lth and hth antenna elements that came to the array at angles Δθ _k in the azimuthal and Δβ _m in the vertical planes, l ≠ h, x _l , y _l , z _l and x _h , y _h , z _{h are the} coordinates of the lth and hth antenna elements of the array, C is the speed of light. In the case of using an antenna array with flat (horizontal) AE placement (z _l = z _h ), the last expression takes the form:

Полученные в результате измерений эталонные значения ППИП Δφ_{l,h,k,m,ν эт} оформляются в виде эталонного массива данных, вариант представления информации, который показан на фиг.4. В общем случае измеритель готов к работе.Received as a result of the measurements, the reference values of the PPIP Δφ _{l, h, k, m, ν et} are made out in the form of a reference data array, an option for presenting the information shown in Fig. 4. In general, the meter is ready for use.

Для повышения точности оценки пространственных параметров дополнительно выполняют обноску пеленгатора. С этой целью выносным генератором на удалении нескольких длин волн излучают гармонические сигналы в заданной полосе частот ΔF с дискретностью Δf_ν. Одновременно определяют координаты генератора гармонических сигналов {х, y, z}_г. На основе данных о местоположении выносного генератора гармонических сигналов и адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений вычисляют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов {θ_k, β_m}_г. Запоминают измеренные разности фаз сигналов Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах l и h для данного местоположения генератора гармонических сигналов и соответствующих частотных поддиапазонов Δf_ν, ν=1,2,…,V. Последовательно перемещают генератор гармонических сигналов по сфере относительно антенной решетки адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений с заданной дискретностью в горизонтальной Δθ и угломестной Δβ плоскостях. В идеальном случае координаты местоположения генератора гармонических сигналов {х, y, z}_k,m,г k=1,2,…,K, m=1,2,…,M должны совпадать с моделируемым местом размещения эталонного генератора {х, y, z}_k,m,эт. В каждой точке измеряют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов и соответствующие им разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах, запоминают полученные разности фаз.To increase the accuracy of the estimation of spatial parameters, the direction finder is additionally cast. To this end, harmonic signals in a predetermined frequency band ΔF with discreteness Δf _ν are emitted by a remote generator at a distance of several wavelengths. At the same time, the coordinates of the harmonic signal generator {x, y, z} _{g are} determined. Based on the location data of the remote harmonic signal generator and the adaptive device for measuring the spatial parameters of the radio emission sources, spatial parameters are calculated on the harmonic signal generator {θ _k , β _m } _g . Remember the measured phase differences of the signals Δφ _{l, h, k, m, ν obn} in the antenna elements l and h for a given location of the harmonic signal generator and the corresponding frequency subbands Δf _ν , ν = 1,2, ..., V. The harmonic signal generator is successively moved around the sphere relative to the antenna array of the adaptive device for measuring the spatial parameters of radio sources with a given discreteness in the horizontal Δθ and elevation Δβ planes. In the ideal case, the location coordinates of the harmonic signal generator {x, y, z} _{k, m, g} k = 1,2, ..., K, m = 1,2, ..., M should coincide with the simulated location of the reference generator {x, y, z} _{k, m, et} . At each point, the spatial parameters are measured on the harmonic signal generator and the corresponding phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} in the antenna elements, the obtained phase differences are stored.

Однако на практике представляет большую сложность полностью выполнить данную операцию в силу целого ряда причин (из-за особенностей рельефа местности, наличия затеняющих зданий и т.п.). Особую сложность представляют точки фиксированного размещения генератора гармонических сигналов над поверхностью земли. В результате количество точек, в которых выполнены измерения при обноске, как правило, заметно уступают расчетным (эталонным). В противном случае отпала бы необходимость в формировании эталонного набора разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт}. Поэтому возникает необходимость в формировании скорректированного эталонного набора разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν ск} путем замены рассчитанных разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт} на соответствующие измеренные значения разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн}. Для номиналов точек эталонного набора разностей фаз, в которых отсутствуют измерения Δφ_{l,h,k,m,ν обн}, возможно сохранение эталонных расчетных значений Δφ_{l,h,k,m,ν эт}. В качестве альтернативного решения может быть предложена интерполяция значений Δφ_{l,h,k,m,ν ск} в промежутках между точками с выполненными измерениями. На фиг.5 приведен вариант представления массива данных результатов обноски, а на фиг.6 - порядок формирования скорректированного массива эталонного набора разностей фаз. В дальнейшем на этапе работы в качестве эталонного набора разностей фаз используют скорректированный эталонный набор разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν ск}.However, in practice it is very difficult to completely perform this operation for a number of reasons (due to the terrain, the presence of shading buildings, etc.). Of particular difficulty are the points of fixed placement of the harmonic signal generator above the earth's surface. As a result, the number of points at which measurements were performed during casting are usually noticeably inferior to the calculated (reference) ones. Otherwise, there would be no need to form a reference set of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} . Therefore, it becomes necessary to form a corrected reference set of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν sc} by replacing the calculated phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} with the corresponding measured values of the phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} . For the nominal values of the points of the reference set of phase differences in which there are no measurements of Δφ _{l, h, k, m, ν obn} , it is possible to preserve the reference calculated values Δφ _{l, h, k, m, ν et} . As an alternative solution, interpolation of the values of Δφ _{l, h, k, m, ν ck} between the points with the measurements taken can be proposed. Figure 5 shows a variant of the presentation of the data array of the casting results, and figure 6 - the order of formation of the adjusted array of the reference set of phase differences. Subsequently, at the stage of operation, as a reference set of phase differences, a corrected reference set of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν ck is used} .

При обнаружении сигнала в заданной полосе частот ΔF формируют массив измеренных ППИП Δφ_{l,h,k,m,ν изм} (см. фиг.7), структура представления информации в котором аналогична выше рассмотренной на фиг.4-6. Для этого в пеленгаторе все измеренные значения Δφ_{l,h,k,m,ν изм} для всех сочетаний пар антенных элементов A_l,h всех V частотных поддиапазонов оформляют в соответствующий массив ППИП.When a signal is detected in a given frequency band ΔF, an array of measured PPIP Δφ _{l, h, k, m, ν ISM is formed} (see Fig. 7), the information presentation structure in which is similar to that described above in Figs. 4-6. To do this, in the direction finder, all measured values of Δφ _{l, h, k, m, ν ISM} for all combinations of pairs of antenna elements A _{l, h of} all V frequency sub-bands are drawn up in the corresponding array of PIP.

Выполнение последующих операций в предлагаемом способе пеленгации осуществляется аналогично способу-прототипу. Последовательно для всех направлений Δθ_k, k=1,2,…,K; K·Δθ_k=2π и всех углов места Δβ_m, m=1,2,…,M; M·Δβ_m=π/2 вычисляют разность между скорректированными эталонными Δφ_{l,h,k,m,ν ск} и измеренными Δφ_{l,h,k,m,ν изм} ППИП, которые возводятся в квадрат и суммируют в соответствии с выражениемPerforming the following operations in the proposed method of direction finding is carried out similarly to the prototype method. Consistently for all directions Δθ _k , k = 1,2, ..., K; K · Δθ _k = 2π and all elevation angles Δβ _m , m = 1,2, ..., M; M · Δβ _m = π / 2 calculate the difference between the adjusted reference Δφ _{l, h, k, m, ν ck} and the measured Δφ _{l, h, k, m, ν ism} PPIP, which are squared and summed in accordance with the expression

На фиг.8 иллюстрируется порядок вычисления сумм H_θ,β,ν в поддиапазоне Δf_ν для Δθ_l различных значений угла места Δβ_m. Для каждого направления Δθ_k, k=1,2,…,K, формируется вектор-столбец H_θ,β,ν размерности M из соответствующих значений H_θ,β,ν.On Fig illustrates the procedure for calculating the sums of H _{θ, β, ν} in the subband Δf _ν for Δθ _l different elevation angles Δβ _m . For each direction Δθ _k , k = 1,2, ..., K, a column vector H _{θ, β, ν of} dimension M is formed from the corresponding values of H _{θ, β, ν} .

Определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной и угломестной плоскостях по аналогии с прототипом осуществляется путем поиска наименьшей суммы H_θ,β,ν квадратов невязок среди H_θ,β,ν для всех V частотных поддиапазонов.The most probable direction of arrival of the radio signal in the horizontal and elevation planes is determined by analogy with the prototype by searching for the smallest sum H _{θ, β, ν of} squared residuals among H _{θ, β, ν} for all V frequency subbands.

Адаптивный пеленгатор (см. фиг.1) содержит антенную решетку 1, выполненную из N антенных элементов в количестве более двух, в качестве опорного антенного элемента, в которой поочередно применяют все антенные элементы антенной решетки 1, которые располагают в плоскости пеленгования с согласованным с местными условиями вариантом их размещения, а расстояния между антенными элементами ограничиваются требованиями, обусловленными используемым частотным диапазоном, антенный коммутатор 2, который содержит N входов и два выхода, выполненный с возможностью синхронного подключения очередной пары антенных элементов к сигнальному и опорному выходам коммутатора 2 соответственно, выходы антенных элементов антенной решетки 1 подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора 2, а выходы коммутатора 2 соединены соответственно с двумя входами приемника 3, выполненного двухканальным с опорным и сигнальным каналами и с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь 4 и блок преобразования Фурье 5 выполнены двухканальными и соединены последовательно, причем опорный выход приемника 3 соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 4, второй вход которого соединен с сигнальным выходом приемника 3, последовательно соединенные умножитель 10, сумматор 11, второе запоминающее устройство 12 и блок определения азимута и угла места 13, а также первое 7, третье 18 запоминающие устройства и генератор синхроимпульсов 8, выполненный с возможностью подачи команд на управляющий вход коммутатора 2 для последовательного во времени подключения следующих пар антенных элементов, выход которого подсоединен к управляющему входу антенного коммутатора 2 и к синхровходам аналого-цифрового преобразователя 4, блока преобразования Фурье 5, блока формирования эталонных значений разностей фаз 27, первого 7, второго 12 и третьего 18 запоминающих устройств, блока вычисления разности фаз 6, блока вычитания 9, умножителя 10, сумматора 11, блока определения азимута и угла места 13, первая группа выходов которого является угломестной выходной шиной 14 β адаптивного пеленгатора, а вторая группа выходов - азимутальной выходной шиной 15 θ адаптивного пеленгатора, первая входная установочная шина 29, которая соединена с группой информационных входов блока формирования эталонных значений разностей фаз 27, а первый и второй информационные выходы блока преобразования Фурье 5 соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока вычисления разностей фаз 6, первая группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого запоминающего устройства 7, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания 9, а первая и вторая группы входов умножителя 10 поразрядно объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания 9.The adaptive direction finder (see Fig. 1) contains an antenna array 1 made of N antenna elements in an amount of more than two, as a reference antenna element, in which all antenna elements of the antenna array 1, which are placed in the direction-finding plane in accordance with local the conditions of their placement option, and the distances between the antenna elements are limited by the requirements stipulated by the used frequency range, antenna switch 2, which contains N inputs and two outputs, made with By synchronously connecting the next pair of antenna elements to the signal and reference outputs of the switch 2, respectively, the outputs of the antenna elements of the antenna array 1 are connected to the corresponding inputs of the antenna switch 2, and the outputs of the switch 2 are connected respectively to two inputs of the receiver 3, made two-channel with the reference and signal channels and with common local oscillators, the analog-to-digital converter 4 and the Fourier transform unit 5 are made two-channel and connected in series, and the reference output the receiver 3 is connected to the first input of the analog-to-digital converter 4, the second input of which is connected to the signal output of the receiver 3, the multiplier 10, the adder 11, the second storage device 12 and the azimuth and elevation angle determination unit 13, as well as the first 7, the third 18 memory devices and a clock generator 8, configured to send commands to the control input of the switch 2 for sequentially connecting the following pairs of antenna elements, the output of which is connected to the control mu input of the antenna switch 2 and to the sync inputs of the analog-to-digital converter 4, the Fourier transform unit 5, the unit for generating the reference values of the phase differences 27, the first 7, the second 12 and the third 18 memory devices, the unit for calculating the phase difference 6, the subtraction unit 9, the multiplier 10 , adder 11, the azimuth and elevation angle determination unit 13, the first group of outputs of which is the elevation output bus 14 β of the adaptive direction finder, and the second group of outputs - the azimuthal output bus 15 θ of the adaptive direction finder, the first input a bus 29, which is connected to a group of information inputs of a unit for generating phase difference values 27, and the first and second information outputs of a Fourier transform unit 5 are connected respectively to the first and second information inputs of a block for calculating phase differences 6, the first group of information outputs of which is connected to a group information inputs of the first storage device 7, the group of information outputs of which are connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block 9, and the first and second groups bitwise moves multiplier 10 are combined and connected to a group of information outputs of the subtractor 9.

Для повышения точности измерения пространственных параметров источников радиоизлучений дополнительно введены первый 19 и второй 26 модемы с подсоединенными к каждому из них приемной 21, 23 и передающей 22, 24 антеннами соответственно, блок ключей 20, четвертое запоминающее устройство 25, радионавигатор 30, генератор гармонических сигналов 31 с подсоединенной к нему передающей антенной 32, блок управления 16, предназначенный для обеспечения одновременной настройки приемника 3 и генератора гармонических сигналов 31 на заданную частоту f_ν и вычисления пространственных параметров {θ_k, β_m}_г генератора гармонических сигналов 31, дешифратор 28 и вторая входная установочная шина 17, причем группа адресных входов третьего запоминающего устройство 18 соединена со второй группой информационных выходов блока управления 16, группа информационных входов блока 18 соединена со второй группой информационных выходов блока вычисления разности фаз 6, а группа информационных выходов третьего запоминающего устройства 18 соединена с первой группой информационных входов блока ключей 20. Группа информационных выходов блока ключей 20 соединена с группой входов уменьшаемого блока вычитания 9. Вход управления блока ключей 20 соединен с третьим выходом блока управления 16, первая группа информационных выходов которого соединена с группой входов управления приемника 3. Первая группа входов блока управления 16 является второй входной установочной шиной 17 адаптивного пеленгатора. Четвертая группа информационных выходов блока управления 16 соединена со второй группой информационных входов первого модема 19, а вторая группа информационных выходов первого модема 19 соединена со второй группой информационных входов блока управления 16. Вторая группа информационных входов блока ключей 20 соединена с группой информационных выходов четвертого запоминающего устройства 25, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных разностей фаз 27. Вход синхронизации блока 27 объединен со входами синхронизации четвертого запоминающего устройства 25 и блока управления 16. Группа информационных входов генератора гармонических сигналов 31 соединена с группой информационных выходов дешифратора 28, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов второго модема 26, вторая группа входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора 30.To increase the accuracy of measuring the spatial parameters of radio sources, the first 19 and second 26 modems with receiving 21, 23 and transmitting 22, 24 antennas connected to each of them, key block 20, fourth storage device 25, radio navigator 30, harmonic signal generator 31 are additionally introduced with a transmitting antenna 32 connected to it, a control unit 16 designed to simultaneously tune the receiver 3 and the harmonic signal generator 31 to a given frequency f _ν and calculate I spatial parameters {θ _k , β _m } _g harmonic signal generator 31, decoder 28 and the second input installation bus 17, and the group of address inputs of the third storage device 18 is connected to the second group of information outputs of the control unit 16, the group of information inputs of the block 18 is connected to the second group of information outputs of the phase difference calculation unit 6, and the group of information outputs of the third storage device 18 is connected to the first group of information inputs of the key block 20. The information group of the output outputs of the key unit 20 is connected to the input group of the reduced subtraction unit 9. The control input of the key unit 20 is connected to the third output of the control unit 16, the first group of information outputs of which is connected to the group of control inputs of the receiver 3. The first group of inputs of the control unit 16 is the second input installation bus 17 adaptive direction finder. The fourth group of information outputs of the control unit 16 is connected to the second group of information inputs of the first modem 19, and the second group of information outputs of the first modem 19 is connected to the second group of information inputs of the control unit 16. The second group of information inputs of the key unit 20 is connected to the group of information outputs of the fourth storage device 25, a group of information inputs of which is connected to a group of information outputs of a unit for generating phase differences 27. The synchronization input is 27 is combined with the synchronization inputs of the fourth storage device 25 and the control unit 16. The group of information inputs of the harmonic signal generator 31 is connected to the group of information outputs of the decoder 28, the group of information inputs of which is connected to the second group of information outputs of the second modem 26, the second group of inputs of which is connected to a group of information outputs of the radio navigator 30.

На фиг.1 приведен вариант реализации адаптивного пеленгатора согласно заявленному изобретению для случая, когда проблем с обноской нет (генератор 31 может быть размещен в любой точке сферы над антенной решеткой 1).Figure 1 shows an embodiment of an adaptive direction finder according to the claimed invention for the case when there are no problems with sweeping (the generator 31 can be placed anywhere in the sphere above the antenna array 1).

Адаптивный пеленгатор (см. фиг.1) работает следующим образом. Перед началом работы пеленгатора рассчитывают эталонные значения первичных пространственно-информационных параметров Δφ_l,h,ν для средних частот всех поддиапазонов f_ν=Δf(2_ν-1)/2. Ширина поддиапазонов Δf_ν определяется минимальной шириной пропускания приемных трактов пеленгатора. Для этого предварительно осуществляют описание пространственных характеристик антенной решетки 1. С этой целью измеряют взаимные расстояния между антенными элементами A_l,h решетки 1 при их размещении на горизонтальной плоскости. В общем случае (Z_l,h≠0) используют расстояния между проекциями пространственного размещения антенных элементов на горизонтальную плоскость, проходящие через первый антенный элемент. В этом случае для каждого антенного элемента дополнительно измеряют значения {Z_l,h} как {Z_l,h}={Z_l}-{Z_h}. Результаты измерений по шине 29 (см. фиг.1) поступают на вход блока формирования эталонных значений разностей фаз 27. Здесь по известному алгоритму (см. пат. RU №2283505, МПК⁷ G01S 13/46, опубл. 10.09.2006 г., бюл. №25; пат. RU №2263328, опубл. 24.05.2004 г., бюл. №30) вычисляют значения Δφ_{l,h,ν эт}, которые в дальнейшем хранятся в четвертом запоминающем устройстве 25 (см. фиг.4). По шине 29 вводится склонение θ_скл антенной решетки 1 относительно направления на север, например, как угол между векторами, проходящими через первый и второй антенные элементы, центр антенной решетки и направлением на север. Выполнение этих операций подготавливает пеленгатор к работе. Эталонные значения разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт}, хранящиеся в четвертом запоминающем устройстве 25, через блок ключей 20 подаются на группу входов уменьшаемого блока вычитания 9. Однако при наличии временных и материальных ресурсов, предложенных авторами, точность его измерений может быть увеличена в результате выполнения обноски (снятия девиации). Особенности ее реализации позволяют максимально учесть искажения фронта электромагнитной волны. С этой целью генератор 31 относят на значительное расстояние от адаптивного пеленгатора r>2·(2b)²/λ, где 2b - расстояние между антенными элементами в решетке 1.Adaptive direction finder (see figure 1) works as follows. Before the direction finder starts, reference values of the primary spatial information parameters Δφ _{l, h, ν} for the average frequencies of all subbands f _ν = Δf (2 _ν -1) / 2 are calculated. The width of the subbands Δf _ν is determined by the minimum transmission bandwidth of the receiving paths of the direction finder. For this, the spatial characteristics of the antenna array 1 are preliminarily described. For this purpose, the mutual distances between the antenna elements A _{l, h of the} array 1 are measured when they are placed on a horizontal plane. In the general case (Z _{l, h} ≠ 0), the distances between the projections of the spatial arrangement of the antenna elements on the horizontal plane passing through the first antenna element are used. In this case, for each antenna element, the values {Z _{l, h} } are additionally measured as {Z _{l, h} } = {Z _l } - {Z _h }. The measurement results on the bus 29 (see figure 1) are fed to the input of the unit for generating the reference values of the phase differences 27. Here, according to the well-known algorithm (see US Pat. RU No. 2283505, IPC ⁷ G01S 13/46, published on 09/10/2006, , bull. No. 25; pat. RU No. 2263328, published on 05.24.2004, bull. No. 30) calculate the values Δφ _{l, h, ν et} , which are subsequently stored in the fourth storage device 25 (see figure 4 ) The declination θ of the antenna array 1 _slope relative to the north direction is introduced via bus 29, for example, as the angle between the vectors passing through the first and second antenna elements, the center of the antenna array and the north direction. Performing these operations prepares the direction finder for work. The reference values of the phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} stored in the fourth memory 25, through the key block 20 are fed to the group of inputs of the reduced block subtraction 9. However, if there are temporary and material resources proposed by the authors, the accuracy of its measurements can be increased as a result of casting (removal of deviation). Features of its implementation make it possible to take into account distortions of the electromagnetic wave front as much as possible. To this end, the generator 31 is carried to a considerable distance from the adaptive direction finder r> 2 · (2b) ² / λ, where 2b is the distance between the antenna elements in the array 1.

На вторую входную установочную шину 17 поступают данные о координатах местоположения адаптивного пеленгатора {х, y, z}_п, ширине рабочей полосы частот ΔF и шаге дискретной перестройки Δf_ν.The second input installation bus 17 receives data on the coordinates of the location of the adaptive direction finder {x, y, z} _p , the width of the working frequency band ΔF and the step of discrete tuning Δf _ν .

Блок управления 16 (см. фиг.2) формирует команду на одновременную перестройку приемника 3 и генератора 31 на заданную частоту f_ν. Команда о перестройке генератора 31 последовательно проходит через первый модем 19 и его передающую антенну 22 и далее через приемную антенну 23, второй модем 26, дешифратор 28 на управляющий вход блока 31. В задачу дешифратора 28 входит преобразование управляющей команды блока 16 к виду, необходимому для правильного ее восприятия генератором 31 (функция согласования).The control unit 16 (see figure 2) generates a command for the simultaneous reconstruction of the receiver 3 and the generator 31 at a given frequency f _ν . The command to rebuild the generator 31 sequentially passes through the first modem 19 and its transmitting antenna 22 and then through the receiving antenna 23, the second modem 26, the decoder 28 to the control input of the block 31. The task of the decoder 28 is to convert the control command of the block 16 to the form necessary for its correct perception by the generator 31 (matching function).

По команде блока управления 16 генератор 31 настраивается на заданную частоту f_ν и излучает гармонический сигнал. Далее по команде блока 16 приемник 3 и генератор 31 одновременно перестраивают на очередную частоту f_ν+1 и т.д. в полосе ΔF.At the command of the control unit 16, the generator 31 is tuned to a given frequency f _ν and emits a harmonic signal. Further, at the command of block 16, receiver 3 and generator 31 are simultaneously tuned to the next frequency f _{ν + 1} , etc. in the band ΔF.

При этом радионавигатором 30, находящимся в непосредственной близости с генератором гармонических сигналов 31, определяют его координаты {х, y, z}_г. Полученные данные о местоположении генератора через первый 19 и второй 26 модемы по каналу передачи данных поступают на блок управления 16. На каждой частоте f_ν, ν=1,2,…,V измеряют разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} сигналов между антенными элементами решетки 1. Данную операцию выполняют блоки 1-7 по известному алгоритму (аналогично устройству-прототипу).In this case, the radio navigator 30 located in close proximity to the harmonic signal generator 31 determines its coordinates {x, y, z} _g . The obtained data on the location of the generator through the first 19 and second 26 modems via the data transmission channel are sent to the control unit 16. At each frequency f _ν , ν = 1,2, ..., V, the phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν} are measured _update signals between the antenna elements of the array 1. This operation is performed by blocks 1-7 according to a known algorithm (similar to the prototype device).

На основе данных о местоположении выносного генератора гармонических сигналов 31 и адаптивного пеленгатора в блоке 16 вычисляют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов {θ_k, β_m}_г. Измеренные разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} со второй группы информационных выходов блока 6 поступают на группу информационных входов третьего запоминающего устройства 18, где в виде блока записывают по адресу {θ_k, β_m}. Информация об адресе на блок 18 поступает с информационных выходов блока управления 16, форма представления результатов обноски в блоке 18 приведена на фиг.5.Based on the location data of the remote harmonic signal generator 31 and the adaptive direction finder in block 16, spatial parameters for the harmonic signal generator {θ _k , β _m } _g are calculated. The measured phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} from the second group of information outputs of block 6 go to the group of information inputs of the third storage device 18, where they are written in the form of a block at the address {θ _k , β _m }. Information about the address on the block 18 comes from the information outputs of the control unit 16, a form for presenting the results of casting in block 18 is shown in Fig.5.

Последовательно перемещают генератор гармонических сигналов по сфере относительно антенной решетки 1 адаптивного пеленгатора с заданной дискретностью в горизонтальной Δθ_k и угломестной Δβ_m плоскостях, k=1,2,…,K, m=1,2,…,M. В каждой точке измеряют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов 31 и соответствующие им разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах, по соответствующим адресам запоминают полученные разности фаз (блок 18).The harmonic signal generator is successively moved around the sphere relative to the antenna array 1 of the adaptive direction finder with a given discreteness in the horizontal Δθ _k and elevational Δβ _m planes, k = 1,2, ..., K, m = 1,2, ..., M. At each point, spatial parameters are measured on the harmonic signal generator 31 and the corresponding phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} in the antenna elements, the received phase differences are stored at the corresponding addresses (block 18).

Завершение операции обноски пеленгатора (прохождение генератором 31 K·M точек) для устройства по фиг.1 соответствует формированию скорректированного эталонного набора разностей фаз. В этом случае по сигналу блока 16, поступающему на управляющие входы блока ключей 20, информационные выходы блока 18 подключаются к группе входов уменьшаемого блока вычитания 9.The completion of the operation of finding the direction finder (the generator passes 31 K · M points) for the device of FIG. 1 corresponds to the formation of the adjusted reference set of phase differences. In this case, according to the signal of block 16, which is input to the control inputs of key block 20, the information outputs of block 18 are connected to the group of inputs of the reduced block of subtraction 9.

Однако на практике наиболее распространенной является ситуация, когда обноска невозможна в ряде направлений. В этом случае скорректированный эталонный набор разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν ск} формируют из совокупности Δφ_{l,h,k,m,ν эт} и Δφ_{l,h,k,m,ν обн} путем замены в первой из них элементов, по которым были получены измерения при обноске. Схема устройства (см. фиг.1) несколько упрощается. Исключаются блоки 18 и 20. Группа адресных входов блока 25 подключается ко второй группе информационных выходов блока управления 16. В блоке 16 исключается третий выход, а вторая группа информационных выходов блока 6 подключается к группе информационных входов блока 25, вместо блока 27. Для исключения неоднозначности после записи в блок 25 на предыдущем этапе значений Δφ_{l,h,k,m,ν эт} информационные выходы блока 27 отключаются.However, in practice, the most common situation is when casting is not possible in a number of directions. In this case, the adjusted reference set of phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν sc is} formed from the combination of Δφ _{l, h, k, m, ν et} and Δφ _{l, h, k, m, ν obn} by replacing in the first of them of elements by which measurements were obtained during casting. The device diagram (see figure 1) is somewhat simplified. Blocks 18 and 20 are excluded. The group of address inputs of block 25 is connected to the second group of information outputs of control unit 16. In block 16, the third output is excluded, and the second group of information outputs of block 6 is connected to the group of information inputs of block 25, instead of block 27. To avoid ambiguity after writing to block 25 at the previous stage the values Δφ _{l, h, k, m, ν et the} information outputs of block 27 are disabled.

В процессе работы адаптивного пеленгатора с помощью блоков с 1-го по 13-й (см. фиг.1) осуществляют поиск и обнаружение сигналов источников радиоизлучений в заданной полосе частот ΔF. Принимаемые антенной решеткой 1 сигналы на частоте f_ν поступают на соответствующие входы антенного коммутатора 2. В задачу последнего входит обеспечение синхронного подключения в едином промежутке времени любых пар антенных элементов к опорному и сигнальному выходам. В результате последовательно во времени на оба сигнальных входа двухканального приемника 3 поступают сигналы со всех возможных пар антенных элементов решетки 1. При этом все антенные элементы периодически выступают в качестве как сигнальных, так и в качестве опорных (при условии использования полнодоступного коммутатора 2). Этим достигается максимальный набор статистики о пространственных параметрах электромагнитного поля.In the process of operation of the adaptive direction finder using blocks from the 1st to the 13th (see Fig. 1), search and detection of signals from radio emission sources in a given frequency band ΔF are performed. The signals received by the antenna array 1 at a frequency f _ν are supplied to the corresponding inputs of the antenna switch 2. The task of the latter is to provide synchronous connection in a single time interval of any pairs of antenna elements to the reference and signal outputs. As a result, the signals from all possible pairs of antenna elements of the array 1 are received sequentially in time at both signal inputs of the two-channel receiver 3. Moreover, all antenna elements periodically act as both signal and reference (provided that the full-access switch 2 is used). This achieves the maximum set of statistics on the spatial parameters of the electromagnetic field.

Сигналы, поступающие на входы приемника 3, усиливают, фильтруют и переносят на промежуточную частоту, например 10,7 МГц. С опорного и сигнального выходов промежуточной частоты приемника 3 сигналы поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 4, где синхронно преобразуются в цифровую форму. Полученные цифровые отсчеты сигналов антенных элементов A_l и A_h в блоке 4 перемножают на цифровые отсчеты двух гармонических сигналов одной и той же частоты, сдвинутые друг относительно друга на π/2. В результате в блоке 4 формируют четыре последовательности отсчетов (квадратурные составляющие сигналов от двух антенных элементов A_l и A_h). Для реализации необходимой импульсной характеристики цифровых фильтров в АЦП 4 выполняют операцию перемножения отсчетов каждой квадратурной составляющей сигнала на соответствующие отсчеты временного окна. Порядок выполнения этих операций подробно рассмотрен в пат. RU №2263328 и пат. RU №2283505.The signals supplied to the inputs of the receiver 3, amplify, filter and transfer to an intermediate frequency, for example 10.7 MHz. From the reference and signal outputs of the intermediate frequency of the receiver 3, the signals are fed to the corresponding inputs of the analog-to-digital converter (ADC) 4, where they are synchronously converted to digital form. The obtained digital samples of the signals of the antenna elements A _l and A _h in block 4 are multiplied by digital samples of two harmonic signals of the same frequency, shifted relative to each other by π / 2. As a result, four sequences of samples (quadrature components of the signals from two antenna elements A _l and A _h ) are formed in block 4. To implement the necessary impulse response of digital filters in the ADC 4, the operation of multiplying the samples of each quadrature component of the signal by the corresponding samples of the time window is performed. The order of these operations is described in detail in US Pat. RU No. 2263328 and US Pat. RU No. 2283505.

На завершающем этапе в блоке 4 формируют две комплексные последовательности отсчетов путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей.At the final stage, in block 4, two complex sequences of samples are formed by pairwise combining the corresponding samples of the corrected sequences.

Сигналы с выходов аналого-цифрового преобразователя 4 поступают на соответствующие входы блока преобразования Фурье 5. В результате выполнения в блоке 5 операции в соответствии с выражением

получают две преобразованные последовательности, характеризующие спектры сигналов, принимаемых в антенных элементах A₁ и A_h, а следовательно, их фазовые характеристики. Однако этого недостаточно для измерения Δφ_{l,h,ν изм} в парах антенных элементов A₁ и A_h.The signals from the outputs of the analog-to-digital converter 4 are supplied to the corresponding inputs of the Fourier transform unit 5. As a result of the execution in block 5 of the operation in accordance with the expression

get two converted sequences characterizing the spectra of signals received in the antenna elements A ₁ and A _h , and therefore their phase characteristics. However, this is not enough to measure Δφ _{l, h, ν ISM} in pairs of antenna elements A ₁ and A _h .

Последнее предполагает вычисление функции взаимной корреляции сигналов в соответствии с выражениемThe latter involves the calculation of the cross-correlation function of the signals in accordance with the expression

где l,h=1,2,…,N, l≠h - номер антенного элемента. На его основе определяют Δφ_{l,h,ν изм} какwhere l, h = 1,2, ..., N, l ≠ h is the number of the antenna element. Based on it, determine Δφ _{l, h, ν ISM} as

Функция (6) выполняется блоком вычисления разности фаз 6. В устройстве-прототипе (см. пат. RU №2263327, МПК⁷ G01S 3/14, опубл. 27.10.2005 г., бюл. №30, стр.10) подробно рассмотрена возможность нахождения аналогичным блоком 6 (прототипа) разности фаз Δφ_{l,h,ν изм}. В предлагаемом устройстве измеренные значения Δφ_{l,h,ν изм} очередным импульсом генератора 8 записывают в первое запоминающее устройство 7. Данная операция повторяется до тех пор, пока не будут записаны в этот блок значения ППИП для всех возможных сочетаний пар антенных элементов. Выполнение этой операции соответствует формированию массивов измеренных ППИП Δφ_{l,h,ν изм} (см. фиг.7).Function (6) is performed by the phase difference calculation unit 6. In the prototype device (see Pat. RU No. 2263327, IPC ⁷ G01S 3/14, publ. 10/27/2005, bull. No. 30, p. 10) is considered in detail the possibility of finding the same phase 6 (prototype) phase difference Δφ _{l, h, ν rev} . In the proposed device, the measured values of Δφ _{l, h, ν} measured by the next pulse of the generator 8 are recorded in the first storage device 7. This operation is repeated until the PPIP values for all possible combinations of pairs of antenna elements are recorded in this block. The execution of this operation corresponds to the formation of arrays of measured PPIP Δφ _{l, h, ν ISM} (see Fig.7).

Основное назначение блоков 9, 10, 11, 12, 13 и 25, 27 состоит в том, чтобы оценить степень отличия измеренных параметров Δφ_{l,h,ν изм} (см. фиг.7) от скорректированных эталонных значений (см. фиг.6), определенных для всех направлений прихода сигнала Δθ_k и Δβ_m и всех f_ν (см. выражение 4). Данная операция осуществляется в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.8, следующим образом. Скорректированные эталонные значения Δφ_{l,h,k,m,ν ск}, хранящиеся в запоминающем устройстве 18(25), поступают на вход уменьшаемого блока вычитания 9. На вход вычитаемого блока 9 поступают измеренные значения Δφ_{l,h,ν изм} с выхода блока 7. Операция вычитания осуществляется в строгом соответствии с порядком формирования пар антенных элементов. Например, из Δφ_{2,7,ν изм} поочередно вычитаются только значения Δφ_{2,7,k,m,ν ск} для всех направлений прихода сигнала Δθ_k и Δβ_m.The main purpose of blocks 9, 10, 11, 12, 13 and 25, 27 is to assess the degree of difference between the measured parameters Δφ _{l, h, ν ISM} (see Fig. 7) from the adjusted reference values (see Fig. 6 ) defined for all directions of the signal Δθ _k and Δβ _m and all f _ν (see expression 4). This operation is carried out in accordance with the algorithm shown in Fig. 8, as follows. The adjusted reference values Δφ _{l, h, k, m, ν ck} stored in the storage device 18 (25) are fed to the input of the subtracted block 9. The measured values Δφ _{l, h, ν} are measured from the output of the block 7. The subtraction operation is carried out in strict accordance with the procedure for generating pairs of antenna elements. For example, from Δφ _{2.7, ν} iz, only the values Δφ _{2.7, k, m, ν ck} are alternately subtracted for all directions of signal arrival Δθ _k and Δβ _m .

На следующем этапе полученные разности возводятся в квадрат в блоке 10. Данная операция необходима для того, чтобы все результаты операции вычитания имели положительное значение. В противном случае могла возникнуть ситуация, когда сумма положительных и отрицательных разностей

компенсировали друг друга. Для возведения в квадрат каждый результат вычислений умножается на себя в блоке 10. Полученные квадраты разностей складывают в первом сумматоре 11 и записывают во второе запоминающее устройство 12. В результате в блоке 12 формируется массив данных H_θ,β,ν, на основе которого могут быть получены искомые параметры θ и β. Эта операция осуществляется блоком 13 путем поиска минимальной суммы H_θ,β,ν в массиве данных H_θ,β,ν.At the next stage, the differences obtained are squared in block 10. This operation is necessary so that all the results of the subtraction operation have a positive value. Otherwise, a situation could arise when the sum of positive and negative differences

offset each other. For squaring, each calculation result is multiplied by itself in block 10. The resulting difference squares are added to the first adder 11 and written to the second storage device 12. As a result, a data array H _{θ, β, ν} is formed in block 12, based on which the required parameters θ and β are obtained. This operation is performed by block 13 by searching for the minimum sum H _{θ, β, ν} in the data array H _{θ, β, ν} .

Результаты измерений пространственных параметров θ_k и β_m очередным импульсом генератора 8 поступают на выходные шины пеленгатора 14 и 15.The results of measurements of the spatial parameters θ _k and β _{m by the} next pulse of the generator 8 are fed to the output buses of the direction finder 14 and 15.

На фиг.9а представлен вариант фазовой свертки сигнала H_{θ,ν обн} в горизонтальной плоскости на частоте f_ν при выполнении обноски адаптивного пеленгатора с направления θ=150°. Последняя выполнена в соответствии с заявленным изобретением. Минимум H_{θ,ν обн} совпадает с истинным направлением θ=150°. Кроме названного имеют место локальные минимумы с направлений 215° и 291° градусов, природа возникновения которых обусловлена различными местными предметами.On figa presents a variant of the phase convolution of the signal H _{θ, ν obn} in the horizontal plane at a frequency f _ν when performing an adaptive direction finder cast from the direction θ = 150 °. The latter is made in accordance with the claimed invention. The minimum H _{θ, ν obn} coincides with the true direction θ = 150 °. In addition to the above, there are local minima from the directions of 215 ° and 291 ° degrees, the nature of the occurrence of which is due to various local objects.

На фиг.9б приведена фазовая свертка сигнала H_{θ,ν изм} без учета результатов обноски. Априорно известный удаленный источник излучения находился примерно под тем же углом θ_ИРИ=150°. Однако из рассмотрения фиг.9б следует, что в свертке присутствует в силу разных причин два контрастно выраженных минимума, а минимум с направления θ=120° преобладает. В устройстве-прототипе это приводит к принятию ложного решения о направлении на источник излучения θ_ИРИ=120°.On figb shows the phase convolution of the signal H _{θ, ν ISM} without taking into account the results of the cast. The a priori known remote radiation source was at approximately the same angle θ _IRI = 150 °. However, it follows from the consideration of FIG. 9b that, for various reasons, two contrast minima are present in the convolution, while the minimum from the θ = 120 ° direction prevails. In the prototype device, this leads to the adoption of a false decision about the direction of the radiation source θ _IRI = 120 °.

В предлагаемых способе и устройстве данная ошибка исключена (см. фиг.9в). С помощью результатов обноски

, несущих максимум информации о влиянии местных предметов на частоте f_ν на фронт волны сигнала, степени взаимного влияния антенных элементов антенной решетки 1 друг на друга на этой частоте и др., позволяет исключить принятие ложного решения.In the proposed method and device, this error is excluded (see Fig.9c). Using cast results

carrying a maximum of information about the influence of local objects at a frequency f _ν on the signal front, the degree of mutual influence of the antenna elements of the antenna array 1 on each other at this frequency, etc., eliminates the adoption of a false decision.

В устройстве, реализующем предложенный способ, используются известные элементы и блоки, описанные в научно-технической литературе. Блоки 1-13, 18, 25 и 27 выполняются аналогично соответствующим блокам устройства прототипа.The device that implements the proposed method uses known elements and blocks described in the scientific and technical literature. Blocks 1-13, 18, 25 and 27 are performed similarly to the corresponding blocks of the prototype device.

Варианты реализации антенных элементов и антенной решетки 1 широко рассмотрены в литературе (см. Саидов А.С. и др. Проектирование фазовых автоматических радиопеленгаторов. - М.: Радио и Связь. 1997; Torriere D.J. Principles of military communication system. Dedham, Massachusetts. Artech Hause, inc., 1981. - 298 p.).Implementation options for antenna elements and antenna array 1 are widely considered in the literature (see Saidov A.S. et al. Design of phase automatic direction finders. - M.: Radio and Communications. 1997; Torriere DJ Principles of military communication system. Dedham, Massachusetts. Artech Hause, inc., 1981. - 298 p.).

Антенные коммутаторы 2 широко известны (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применения. - М.: Радио и Связь, 1989. - 240 с.; Вайсблат А.В. Коммутационные устройства СВЧ на полупроводниковых диодах. - М.: Радио и Связь, 1987. - 120 с.).Antenna switches 2 are widely known (see Veniaminov V.N. et al. Microcircuits and their applications. - M .: Radio and Communication, 1989. - 240 s .; Vaysblat A.V. Microwave Switching Devices on Semiconductor Diodes. - M .: Radio and Communication, 1987. - 120 p.).

Приемник 3 может быть реализован с помощью двух полупрофессиональных приемников типа IC-R8500 фирмы ICOM (см. Communication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). При этом первый и второй гетеродины одного из приемников используют одновременно в качестве первого и второго гетеродинов второго приемника. Кроме того, в качестве приемника 3 могут быть попарно использованы и другие приемники фирмы ICOM: IC-R7000, IC-PCR1000.Receiver 3 can be implemented using two semi-professional receivers of ICOM type IC-R8500 (see Communication Receiver IC-R8500. Instruction Manual). In this case, the first and second local oscillators of one of the receivers are used simultaneously as the first and second local oscillators of the second receiver. In addition, as receivers 3, other ICOM receivers can be used in pairs: IC-R7000, IC-PCR1000.

Двухканальный аналого-цифровой преобразователь 4, блок преобразования Фурье 5, дешифратор 28, блок управления 16, второе запоминающее устройство 12, блок вычисления разности фаз 6 реализуют с помощью стандартных плат: субмодуля цифрового приема ADMDDC2WB и ADP60PCI v3.2 на процессоре Share. ADSP-21062. Руководство пользователя (см. WWW-cepBep: www.insys.ru). Субмодуль ADMDDC2WB реализует функции блока 4 и содержит микросхемы DIGITAL DOWN CONVERTER (DDC) AD6620 фирмы Analog Devices для извлечения полосы частот из широкой полосы частот входного сигнала (например, сигнала второй промежуточной частоты приемника 3 IC-R8500), преобразования этой полосы в полосу модулирующих частот и вывод ее в квадратуре. Это преобразование выполняют смещением интересующей полосы частот к нулевой частоте при цифровом умножении данных от АЦП на квадратурное опорное колебание внутреннего генератора DDC.A two-channel analog-to-digital converter 4, a Fourier transform unit 5, a decoder 28, a control unit 16, a second storage device 12, a phase difference calculation unit 6 are implemented using standard boards: the digital reception submodule ADMDDC2WB and ADP60PCI v3.2 on the Share processor. ADSP-21062. User manual (see WWW-cepBep: www.insys.ru). The ADMDDC2WB submodule implements the functions of block 4 and contains DIGITAL DOWN CONVERTER (DDC) AD6620 microchips from Analog Devices for extracting a frequency band from a wide frequency band of the input signal (for example, the signal of the second intermediate frequency of receiver 3 IC-R8500), converting this band into a modulating frequency band and its conclusion in quadrature. This conversion is performed by shifting the frequency band of interest to zero frequency when digitally multiplying the data from the ADC by the quadrature reference oscillation of the internal DDC generator.

Субмодуль цифрового приема ADMDDC2WB используется в несущих платах типа ADP60ISA, ADP60PCI, ADP62PCI. Базовый модуль на базе платы ADP60PCI v3.2 на процессоре Share ADSP-21062 реализует функцию дискретного преобразования Фурье (выражение 1, блок 5), операцию умножения на комплексно-сопряженную пару отсчетов каналов (выражение 2, блок 6), нахождение разности фаз сигналов (блок 6), обнаружение сигнала, если таковое используется, запоминание измеренных разностей фаз (функция блока 7).The digital reception submodule ADMDDC2WB is used in carrier cards of the ADP60ISA, ADP60PCI, ADP62PCI type. The base module based on the ADP60PCI v3.2 board on the Share processor ADSP-21062 implements the discrete Fourier transform function (expression 1, block 5), the operation of multiplication by a complex conjugate pair of channel samples (expression 2, block 6), finding the phase difference of the signals ( block 6), signal detection, if used, storing the measured phase differences (function of block 7).

Построение генераторов синхроимпульсов 8 известно и широко освещено в литературе (Радиоприемные устройства: Учебн. пособие для радиотехники спец. ВУЗов / Ю.Т.Давыдов и др.; - М.: Высшая школа, 1989. - 342 с.; Функциональные узлы адаптивных компенсаторов помех: Часть II. В.В.Никитченко. - Л.: ВАС, 1990. - 176 с.).The construction of clock generators 8 is known and widely covered in the literature (Radio receivers: Textbook for radio engineering special. Universities / Yu.T. Davydov et al .; - M .: Higher school, 1989. - 342 p .; Functional units of adaptive compensators interference: Part II. V.V. Nikitchenko. - L .: YOU, 1990. - 176 p.).

С помощью блоков 9, 10 и 11 реализуют выражение 3 описания. Варианты выполнения сумматора 13 и блока вычитания 9 приведены, например, в (Ред. Э. Справочное пособие по высокочастотной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.).Using blocks 9, 10 and 11 implement expression 3 of the description. Embodiments of adder 13 and subtraction block 9 are given, for example, in (Ed. Reference manual on high-frequency circuitry: Circuits, blocks, 50 ohm technology: Translated from German - M .: Mir, 1990. - 256 p. )

Третье 18 и четвертое 25 запоминающие устройства реализованы по известным схемам (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник / А.Ю.Гордонов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.; Лебедев О.Н. Микросхемы памяти и их применение. - М.: Радио и связь, 1990. - 160 с.). Умножитель 10 реализует операцию возведения в квадрат, а его выполнение освещено в литературе (Рэд. Э. Справочное пособие по высокоточной схемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир. 1990. - 256 с.).The third 18 and fourth 25 storage devices are implemented according to well-known schemes (see Large Integrated Circuits of Storage Devices: Reference Book / A.Yu. Gordonov et al. - M.: Radio and Communications, 1990. - 288 p .; O. Lebedev. Memory chips and their application. - M.: Radio and communications, 1990. - 160 p.). The multiplier 10 implements the operation of squaring, and its implementation is covered in the literature (Red. Reference manual on high-precision circuitry: Circuits, blocks, 50 ohm technology: Translated from German.- M .: Mir. 1990. - 256 p. .).

Блок формирования эталонных значений разностей фаз 27 предназначен для создания таблиц эталонных значений разностей фаз для различных пар элементов антенной решетки 1 и различных поддиапазонов частот f_ν.The unit for generating the reference values of the phase differences 27 is intended to create tables of reference values of the phase differences for various pairs of elements of the antenna array 1 and various frequency subbands f _ν .

На подготовительном этапе по первой входной установочной шине 29 задаются следующие исходные данные:At the preparatory stage, the following initial data are set on the first input installation bus 29:

сектор обработки по азимуту (θ_min, θ_max) и углу места (β_min, β_max);processing sector in azimuth (θ _min , θ _max ) and elevation (β _min , β _max );

точность нахождения пространственных параметров Δθ и Δβ;the accuracy of finding the spatial parameters Δθ and Δβ;

удаление эталонных источников D;removal of reference sources D;

топология размещения антенных элементов {r_n},где r_n=(x_n, y_n, z_n)the layout topology of the antenna elements {r _n }, where r _n = (x _n , y _n , z _n )

диапазон частот приемника и генератора ΔF;frequency range of the receiver and generator ΔF;

шаг перестройки частоты генератора и приемника Δf_ν.frequency tuning step of the generator and receiver Δf _ν .

По второй входной установочной шине 17 задаются следующие исходные данные:The second input installation bus 17 sets the following initial data:

координаты адаптивного пеленгатора {x, y, z}_n;coordinates of the adaptive direction finder {x, y, z} _n ;

диапазон рабочих частот приемника и генератора ΔF;operating frequency range of the receiver and generator ΔF;

шаг перестройки частоты генератора и приемника Δf_ν.frequency tuning step of the generator and receiver Δf _ν .

Величины (θ_min, θ_max) задаются пользователем исходя из задач, стоящих перед измерителем. В общем случае θ_min=0°, а θ_max=360°. Точность нахождения пространственных параметров Δθ и Δβ ограничивается значением инструментальной точности устройства измерения. Последняя, в свою очередь, зависит от типа (размеров и геометрии используемой) APl, частотного диапазона, условий распространения радиоволн, вида модуляции сигнала и т.д. Задача блока 27 состоит в том, чтобы для каждого частотного поддиапазона для заданной топологии AP1 с дискретами по азимуту и углу места рассчитать идеальные (эталонные) значения разностей фаз для всех пар антенных элементов с учетом того, что эталонный источник перемещается на удалении D от AP1. Реализация блока 27 и алгоритм его работы аналогичны соответствующему блоку устройства-прототипа.Values (θ _min , θ _max ) are set by the user based on the tasks facing the meter. In the general case, θ _min = 0 °, and θ _max = 360 °. The accuracy of finding the spatial parameters Δθ and Δβ is limited by the value of the instrumental accuracy of the measuring device. The latter, in turn, depends on the type (size and geometry used) of APl, the frequency range, propagation conditions of the radio waves, the type of signal modulation, etc. The task of block 27 is to calculate ideal (reference) values of phase differences for all pairs of antenna elements for each given subband AP1 with azimuth and elevation topology taking into account that the reference source moves at a distance D from AP1. The implementation of block 27 and its operation algorithm are similar to the corresponding block of the prototype device.

Первый 19 и второй 26 модемы могут быть реализованы на базе изделий ASUS DSL-N13 или D-Link DSL-2600U/BRU/C.The first 19 and second 26 modems can be implemented on the basis of products ASUS DSL-N13 or D-Link DSL-2600U / BRU / C.

Радионавигатор 30 может быть реализован на базе навигационного радиоприемного устройства GARMIN GPS60.The radio navigator 30 can be implemented based on the navigation radio receiver GARMIN GPS60.

Генератор гармонических сигналов может быть реализован на базе генератора сигналов ROHDE&SHWARZ SM300.The harmonic signal generator can be implemented on the basis of the ROHDE & SHWARZ SM300 signal generator.

Блок 16 предназначен для обеспечения одновременной настройки приемника 3 и генератора гармонических сигналов 31 на заданную частоту Δf_ν и вычисление пространственных параметров {θ_k, β_m}_г генератора гармонических сигналов 31. Блок управления 16 может быть выполнен в виде автомата, реализованного на базе микропроцессора (см., например, Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.) и работающего в соответствии с алгоритмом, приведенным на фиг.2. В качестве последнего целесообразно использовать высокопроизводительный 16-разрядный микропроцессор К1810 ВМ86 (см. Вениаминов В.Н. и др. Микросхемы и их применение: Справ. пособ. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1989. - 240 с.).Block 16 is designed to provide simultaneous tuning of the receiver 3 and the harmonic signal generator 31 to a given frequency Δf _ν and the calculation of spatial parameters {θ _k , β _m } _{g of} harmonic signal generator 31. The control unit 16 can be made in the form of an automaton implemented on the basis of a microprocessor (see, for example, Shevkoples BV Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. - 2nd ed. revised and enlarged. - M.: Radio and communications, 1990. - 512 p.) and working in accordance with the algorithm shown in figure 2. As the latter, it is advisable to use the high-performance 16-bit microprocessor K1810 VM86 (see Veniaminov V.N. et al. Chips and their application: Handbook. - 3rd ed., Revised and additional - M: Radio and communication, 1989 .-- 240 s.).

Реализация блока определения азимута и угла места 13 известна и широко освещена в литературе, выполняет аналогичную функцию блока 13 устройства-прототипа. Блок 13 целесообразно реализовывать по пирамидальной схеме с использованием быстродействующих компараторов (см. Шевкоплес Б.В. Микропроцессорные структуры. Инженерные решения: Справочник. - 2-е изд. перераб. и доп.- М.: Радио и связь, 1990. - 512 с.).The implementation of the unit for determining the azimuth and elevation 13 is known and widely covered in the literature, performs a similar function of the unit 13 of the prototype device. Block 13, it is advisable to implement the pyramid scheme using high-speed comparators (see. Shevkoples B.V. Microprocessor structures. Engineering solutions: Handbook. - 2nd ed. Revised and ext. - M: Radio and communications, 1990. - 512 from.).

Дешифратор 28 предназначен для преобразования управляющей команды блока управления 16 к виду, необходимому для управления генератором 31, может быть реализован на базе перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств (см. Большие интегральные схемы запоминающих устройств. Справочник / А.Ю.Горденов и др. - М.: Радио и связь, 1990. - 288 с.).The decoder 28 is designed to convert the control command of the control unit 16 to the form necessary to control the generator 31, can be implemented on the basis of reprogrammable read-only memory devices (see Large integrated circuits of memory devices. Reference / A.Yu. Gordenov et al. - M. : Radio and communications, 1990. - 288 p.).

Блок ключей 20 предназначен для переключения режимов работы пеленгатора, реализуется набором ключей по известным схемам (см. Сикарев А.А., Лебедев О.Н. Микроэлектронные устройства формирования и обработки сложных сигналов. - М.: Радио и связь, 1983. - 216 с., ил.).The key block 20 is designed to switch the operating modes of the direction finder, it is implemented by a set of keys according to well-known schemes (see Sikarev A.A., Lebedev O.N. Microelectronic devices for generating and processing complex signals. - M.: Radio and communication, 1983. - 216 s., ill.).

Claims (2)

1. Способ адаптивного измерения пространственных параметров источников радиоизлучений, включающий прием радиосигналов в соответствующем поддиапазоне частот Δf_ν, Δf_ν∈ΔF, ν=1, 2, …V, V=ΔF/Δf, антенной решеткой, состоящей из N идентичных ненаправленных антенных элементов, где N>2, расположенных в плоскости пеленгования и согласованных с местными условиями вариантом размещения, последовательное синхронное преобразование высокочастотных сигналов каждой пары антенных элементов антенной решетки в электрические сигналы промежуточной частоты, причем в качестве опорного антенного элемента поочередно применяются все антенные элементы антенной решетки, дискретизацию сигналов и их квантование, формирование из них четырех последовательностей отсчетов путем разделения на квадратурные составляющие, запоминание в каждой последовательности заданного числа В отсчетов квадратурных составляющих сигналов, коррекцию запомненных отсчетов последовательностей квадратурных составляющих путем последовательного умножения каждого из них на соответствующий отсчет заданного временного окна, формирование из скорректированных последовательностей квадратурных составляющих отсчетов сигналов двух комплексных последовательностей отсчетов сигналов, элементы которых определяют путем попарного объединения соответствующих отсчетов скорректированных последовательностей квадратурных составляющих сигналов антенных элементов, преобразование обеих комплексных последовательностей отсчетов сигналов с помощью дискретного преобразования Фурье, попарное перемножение отсчетов сигнала преобразованной последовательности одного антенного элемента А_l на соответствующие комплексно сопряженные отсчеты сигнала преобразованной последовательности на той же частоте другого антенного элемента А_h, где l, h=1, 2, …, N, l≠h, расчет для текущей пары антенных элементов разности фаз сигналов для каждого частотного поддиапазона, запоминание полученных разностей фаз радиосигналов, вычисление и запоминание эталонного набора разностей фаз сигналов Δφ_{l,h,k,m,ν эm} исходя из пространственного размещения антенных элементов антенной решетки l и h, используемого частотного диапазона Δf_ν и заданной точности измерений пространственных параметров сигналов в горизонтальной Δθ и угломестной Δβ плоскостях, вычитание из эталонных разностей фаз сигналов соответствующих значений измеренных разностей фаз, возведение в квадрат полученных значений невязок и их суммирование по всем парам антенных элементов и всем частотным поддиапазонам, запоминание полученных сумм, находящихся в однозначном соответствии с направлениями прихода радиосигналов, определение наиболее вероятного направления прихода радиосигнала в горизонтальной θ_с и угломестной β_c плоскостях по наименьшей сумме квадратов невязок, отличающийся тем, что на подготовительном этапе выносным генератором на удалении нескольких длин волн излучают гармонические сигналы в заданной полосе частот ΔF с дискретностью Δf_ν, одновременно определяют координаты генератора гармонических сигналов {х, у, z}_г, на основе данных о местоположении выносного генератора гармонических сигналов и адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений вычисляют пространственные параметры генератора гармонических сигналов {θ_k, β_m}_г, k=1, 2, …, K, m=1, 2, …, M, запоминают измеренные разности фаз сигналов Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах l и h для данного местоположения генератора гармонических сигналов и соответствующего частотного поддиапазона Δf_ν, последовательно перемещают генератор гармонических сигналов по сфере относительно антенной решетки адаптивного устройства измерения пространственных параметров источников радиоизлучений с заданной дискретностью в горизонтальной Δθ и угломестной Δβ плоскостях, в каждой точке измеряют пространственные параметры на генератор гармонических сигналов и соответствующие им разности фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн} в антенных элементах, запоминают полученные разности фаз, формируют скорректированный эталонный набор разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν ск} путем замены рассчитанных эталонных разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν эт} на соответствующие измеренные значения разностей фаз Δφ_{l,h,k,m,ν обн}, а в процессе работы в качестве эталонного набора разностей фаз используют скорректированный эталонный набор разностей фаз.1. A method for adaptively measuring the spatial parameters of radio emission sources, including receiving radio signals in the corresponding frequency subband Δf _ν , Δf _ν ∈ΔF, ν = 1, 2, ... V, V = ΔF / Δf, an antenna array consisting of N identical non-directional antenna elements where N> 2, located in the direction-finding plane and adapted to local conditions by the placement option, sequential synchronous conversion of high-frequency signals of each pair of antenna elements of the antenna array into electrical signals of intermediate frequency, p why, as a reference antenna element, all antenna elements of the antenna array, signal sampling and quantization, the formation of four sequences of samples by dividing them into quadrature components, storing in each sequence of a given number of samples of quadrature component signals, correction of stored samples of sequences of quadrature components by sequentially multiplying each of them by the corresponding count of a given time ok on, generating from the corrected sequences of quadrature components of the signal samples of two complex sequences of signal samples, the elements of which are determined by pairwise combining the corresponding samples of the corrected sequences of quadrature components of the signal signals of the antenna elements, converting both complex sequences of signal samples using a discrete Fourier transform, pairwise multiplying the samples of the signal of the converted sequence one thing of the antenna element A _l to the corresponding complex conjugate samples of the signal of the converted sequence at the same frequency of another antenna element A _h , where l, h = 1, 2, ..., N, l ≠ h, calculation for the current pair of antenna elements of the phase difference of the signals for each frequency subband, storing the received phase differences of the radio signals, calculating and storing the reference set of phase differences of the signals Δφ _{l, h, k, m, ν em} based on the spatial arrangement of the antenna elements of the antenna array l and h, the used frequency range Δf _ν and the given accuracy of measuring the spatial parameters of the signals in the horizontal Δθ and elevation Δβ planes, subtracting the corresponding values of the measured phase differences from the reference phase differences of the signals, squaring the obtained values of the residuals and summing them over all pairs of antenna elements and all frequency subbands, storing the resulting sums that are in unambiguous correspondence with the directions of arrival of radio signals, determining the most probable direction of arrival of a radio signal in horizontal d θ _s and elevation β _c planes by the lowest sum of squared residuals, characterized in that the preparatory phase external generator at a distance of several wavelengths emit harmonic signals in a predetermined band ΔF with increments Δf _ν frequencies simultaneously determine the coordinates of a generator of harmonic signals {x, y, z} _g , based on the location data of a remote harmonic generator and an adaptive device for measuring the spatial parameters of radio sources, spatial pairs are calculated The meters of the harmonic signal generator {θ _k , β _m } _g , k = 1, 2, ..., K, m = 1, 2, ..., M, remember the measured phase differences of the signals Δφ _{l, h, k, m, ν} antenna elements, and l h for a given location of the generator of harmonic signals and the corresponding frequency subband Δf _ν, successively moved harmonic signal generator field relative to the array of adaptive spatial parameter measurement device of emitters with a predetermined increments Δθ in the horizontal and elevation planes Δβ, at each point e measured spatial parameters to a generator of harmonic signals and the corresponding difference Δφ _{l phases, h, k, m, ν upd} in antenna elements stored phase difference obtained form the adjusted reference set phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν sa} by replacing the calculated reference phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν et} with the corresponding measured values of the phase differences Δφ _{l, h, k, m, ν obn} , and in the process, as a reference set of phase differences, use the adjusted reference set of differences phases. 2. Адаптивный пеленгатор, содержащий антенную решетку, выполненную из N антенных элементов в количестве более двух, в качестве опорного антенного элемента, в которой поочередно применяют все антенные элементы антенной решетки, которые располагают в плоскости пеленгования с согласованным с местными условиями вариантом их размещения, а расстояния между антенными элементами ограничиваются требованиями, обусловленными используемым частотным диапазоном, антенный коммутатор, который содержит N входов и два выхода, выполненный с возможностью синхронного подключения очередной пары антенных элементов к сигнальному и опорному выходам коммутатора соответственно, выходы антенных элементов антенной решетки подсоединены к соответствующим входам антенного коммутатора, а выходы антенного коммутатора соединены соответственно с двумя входами приемника, выполненного двухканальным с опорным и сигнальным каналами и с общими гетеродинами, аналого-цифровой преобразователь и блок преобразования Фурье, выполнены двухканальными и соединены последовательно, причем опорный выход приемника соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, второй вход которого соединен с сигнальным выходом приемника, последовательно соединенные умножитель, сумматор, второе запоминающее устройство и блок определения азимута и угла места, а также первое, третье запоминающие устройства и генератор синхроимпульсов, выполненный с возможностью подачи команд на управляющий вход коммутатора для последовательного во времени подключения следующих пар антенных элементов, выход которого подсоединен к управляющему входу антенного коммутатора и к синхровходам аналого-цифрового преобразователя, блока преобразования Фурье, блока формирования эталонных значений разностей фаз, первого, второго и третьего запоминающих устройств, блока вычисления разности фаз, блока вычитания, умножителя, сумматора, блока определения азимута и угла места, первая группа выходов которого является угломестной выходной шиной β адаптивного пеленгатора, а вторая группа выходов - азимутальной выходной шиной θ адаптивного пеленгатора, первая входная установочная шина, которая соединена с группой информационных входов блока формирования эталонных значений разностей фаз, а первый и второй информационные выходы блока преобразования Фурье соединены соответственно с первым и вторым информационными входами блока вычисления разности фаз, первая группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого запоминающего устройства, группа информационных выходов которого соединена с группой входов вычитаемого блока вычитания, а первая и вторая группы входов умножителя поразрядно объединены и соединены с группой информационных выходов блока вычитания, отличающийся тем, что дополнительно введены, первый и второй модемы с подсоединенными к каждому из них приемной и передающей антеннами, блок ключей, четвертое запоминающее устройство, радионавигатор, генератор гармонических сигналов с подсоединенной к нему передающей антенной, блок управления, предназначенный для обеспечения одновременной настройки приемника и генератора гармонических сигналов на заданную частоту f_ν и вычисление пространственных параметров {θ_k, β_m}_г генератора гармонических сигналов, дешифратор и вторая входная установочная шина, причем группа адресных входов третьего запоминающего устройства соединена со второй группой информационных выходов блока управления, группа информационных входов соединена со второй группой информационных выходов блока вычисления разности фаз, группа информационных выходов третьего запоминающего устройства соединена с первой группой информационных входов блока ключей, группа информационных выходов которого соединена с группой входов уменьшаемого блока вычитания, вход управления блока ключей соединен с третьим выходом блока управления, первая группа информационных выходов которого соединена с группой входов управления приемника, первая группа входов блока управления является второй входной установочной шиной адаптивного пеленгатора, четвертая группа информационных выходов блока управления соединена со второй группой информационных входов первого модема, вторая группа информационных выходов которого соединена со второй группой информационных входов блока управления, вторая группа информационных входов блока ключей соединена с группой информационных выходов четвертого запоминающего устройства, группа информационных входов которого соединена с группой информационных выходов блока формирования эталонных разностей фаз, вход синхронизации которого объединен со входами синхронизации четвертого запоминающего устройства и блока управления, группа информационных входов генератора гармонических сигналов соединена с группой информационных выходов дешифратора, группа информационных входов которого соединена со второй группой информационных выходов второго модема, вторая группа входов которого соединена с группой информационных выходов радионавигатора. 2. An adaptive direction finder containing an antenna array made of N antenna elements in an amount of more than two, as a reference antenna element, in which all antenna elements of the antenna array, which are placed in the direction-finding plane with a variant of their placement that is consistent with local conditions, are used, and the distances between the antenna elements are limited by the requirements stipulated by the used frequency range, the antenna switch, which contains N inputs and two outputs, made with the possibility synchronous connection of the next pair of antenna elements to the signal and reference outputs of the switch, respectively, the outputs of the antenna elements of the antenna array are connected to the corresponding inputs of the antenna switch, and the outputs of the antenna switch are connected respectively to two inputs of the receiver, made two-channel with reference and signal channels and with common local oscillators, the analog-to-digital converter and the Fourier transform block are made two-channel and connected in series, and the reference output the nickname is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the second input of which is connected to the signal output of the receiver, a multiplier, an adder, a second memory device and an azimuth and elevation determination unit, as well as a first, third memory device and a clock generator, configured to commands to the control input of the switch for sequentially connecting the following pairs of antenna elements, the output of which is connected to the control input of the antenna switch to the sync inputs of the analog-to-digital converter, Fourier transform unit, phase difference reference unit, first, second and third storage devices, phase difference calculation unit, subtraction unit, multiplier, adder, azimuth and elevation determination unit, first group of outputs which is the elevation output bus β of the adaptive direction finder, and the second group of outputs is the azimuthal output bus θ of the adaptive direction finder, the first input installation bus that is connected to the load a solder of information inputs of the unit for generating phase difference reference values, and the first and second information outputs of the Fourier transform unit are connected respectively to the first and second information inputs of the phase difference calculation unit, the first group of information outputs of which are connected to the group of information inputs of the first storage device, the group of information outputs of which connected to the group of inputs of the subtracted subtraction block, and the first and second groups of inputs of the multiplier are bitwise combined and connected are connected with a group of information outputs of a subtraction unit, characterized in that the first and second modems with receiving and transmitting antennas connected to each of them, a key block, a fourth storage device, a radio navigator, a harmonic signal generator with a transmitting antenna connected to it, are additionally introduced control, designed to provide simultaneous tuning of the receiver and the harmonic signal generator to a given frequency f _ν and the calculation of spatial parameters {θ _k , β _m } _{g of the} generator harmonic signals, a decoder and a second input installation bus, and the group of address inputs of the third memory device is connected to the second group of information outputs of the control unit, the group of information inputs is connected to the second group of information outputs of the phase difference calculation unit, the group of information outputs of the third memory device is connected to the first group information inputs of the key block, the group of information outputs of which is connected to the group of inputs of the unit to be reduced is subtracted The control input of the key block is connected to the third output of the control block, the first group of information outputs of which is connected to the group of control inputs of the receiver, the first group of inputs of the control block is the second input installation bus of the adaptive direction finder, the fourth group of information outputs of the control block is connected to the second group of information inputs the first modem, the second group of information outputs of which is connected to the second group of information inputs of the control unit, the second group of the input information of the key block is connected to the group of information outputs of the fourth storage device, the group of information inputs of which is connected to the group of information outputs of the block for generating phase differences, the synchronization input of which is combined with the synchronization inputs of the fourth memory and control unit, the group of information inputs of the harmonic signal generator is connected to a group of information outputs of a decoder, a group of information inputs of which are connected to a second the second group of information outputs of the second modem, the second group of inputs of which is connected to the group of information outputs of the radio navigator.

Images