RU2603971C1 - Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor - Google Patents

Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2603971C1
RU2603971C1 RU2015126929/07A RU2015126929A RU2603971C1 RU 2603971 C1 RU2603971 C1 RU 2603971C1 RU 2015126929/07 A RU2015126929/07 A RU 2015126929/07A RU 2015126929 A RU2015126929 A RU 2015126929A RU 2603971 C1 RU2603971 C1 RU 2603971C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
receiving
measuring
scale
output
phase
Prior art date
Application number
RU2015126929/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Валерий Владимирович Бутенко
Вячеслав Эннович Веерпалу
Игорь Александрович Гладков
Михаил Михайлович Ступницкий
Original Assignee
Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) filed Critical Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир)
Priority to RU2015126929/07A priority Critical patent/RU2603971C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2603971C1 publication Critical patent/RU2603971C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/465Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the aerials being frequency modulated and the frequency difference of signals therefrom being measured
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/74Multi-channel systems specially adapted for direction-finding, i.e. having a single antenna system capable of giving simultaneous indications of the directions of different signals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: radar ranging and radio navigation.
SUBSTANCE: invention relates to radar, radio navigation and can be used in radio systems, determining motion parameters of monitored aircraft based on phase measurement method. Technical result is achieved due tot that method of measuring angles in phase multi-scale angular measurement systems comprises receiving a signal from a transmitter, arranged aboard aircraft, on multiple pairs of receiving antennae lying on ground receiving-recording facility, measuring phase difference of arriving signals for every pair of antennae and determining guide cosine of angle of arrival of waves, wherein method includes emitting on-board aircraft two or more scaling frequencies, receiving emitted scale on two pairs of receiving antennae, at a distance corresponding to accurate angle measurement scale, and located perpendicular to each other, measuring phase on all scaling frequencies, converting measured value of phase into a distance value corresponding to delay of arrival of waves on one of antennae at each base, where base is distance between antennae in one pair, disclosing ambiguity of measuring distance using scaling scales, formed by scaling frequencies, successively starting from coarse scale, converting accurate distance into guide cosines of angle of arrival of waves.
EFFECT: fewer antennae used to determine azimuth and elevation angle.
2 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к радиолокации, радионавигации и может быть использовано в радиотехнических комплексах, определяющих параметры движения (ПД) контролируемых летательных аппаратов на основе фазового метода измерений.The invention relates to radar, radio navigation and can be used in radio systems that determine the motion parameters (PD) of controlled aircraft based on the phase measurement method.

Известны фазовые способы пеленгации и фазовые пеленгаторы (патенты РФ №2003131, №2006872, №2010258, №2012010, №2134429, №2155352, №2175770, №2290658, №2296432, №2303274, №2311656, №2365931, №2427853; патенты США №4380010, №7084812; патенты Великобритании №1395599, №1598325; патенты Германии №2127087, №2710955; Кинкулькин И.Е. и др. Фазовый метод определения координат. М.: Сов. Радио, 1979 и др.). Известен «Фазовый способ пеленгации и фазовый пеленгатор для его осуществления» (патент РФ №2427853, G01S 3/46, 2010), основанный на том, что принимают сигналы, усиливают и ограничивают их по амплитуде, сравнивают сигналы, прошедшие два канала, по фазе, при этом сигнал одного из каналов предварительно сдвигают по фазе на 90°, устанавливают в азимутальной плоскости n приемных антенн по окружности радиусом d с возможностью их электронного вращения с угловой скоростью Ω вокруг приемной антенны, размещенной в центре окружности, коммутируют приемные антенны, размещенные по окружности, поочередно с частотой Ω, сигнал, принимаемый антенной, размещенной в центре окружности, преобразуют по частоте с использованием частоты гетеродина, выделяют напряжения промежуточной частоты и путем обработки этих сигналов определяют направление на объект излучения по азимуту и углу места. Недостаток этого способа заключается в том, что для его реализации требуется большое количество антенн, расположенных по окружности в азимутальной плоскости.Known phase methods of direction finding and phase direction finders (RF patents No. 2003131, No.2006872, No. 2010258, No. 2010, No. 2134429, No. 2155352, No. 2175770, No. 2290658, No. 2296432, No. 2303274, No. 2311656, No. 2365931, No. 2427853; US No. 4380010, No. 7084812; UK patents No. 1395599, No. 1598325; German patents No. 2127087, No. 2710955; Kinkulkin I.E. et al. Phase method for determining coordinates. M .: Sov. Radio, 1979 and others). The well-known "Phase direction finding method and phase direction finder for its implementation" (RF patent No. 2427853, G01S 3/46, 2010), based on the fact that they receive signals, amplify and limit them in amplitude, compare signals that have passed through two channels, in phase wherein the signal of one of the channels is pre-phase shifted by 90 °, the receiving antennas are installed in the azimuthal plane n of a circle of radius d with the possibility of their electronic rotation with an angular velocity Ω around the receiving antenna located in the center of the circle, the receiving antennas are switched They are arranged around the circle, alternately with frequency Ω, the signal received by the antenna located in the center of the circle is converted in frequency using the local oscillator frequency, the intermediate frequency voltages are extracted, and the direction of the radiation object is determined by azimuth and elevation angle by processing these signals. The disadvantage of this method is that its implementation requires a large number of antennas located around the circumference in the azimuthal plane.

Известен способ измерения угловых координат движущихся объектов (пеленгации) фазовым методом (1, 2), основанный на измерении разности фаз колебаний, принимаемых двумя антеннами, разнесенными в пространстве. Разность времен приема сигналов элементами антенн фиксируется как разность фаз этих сигналов.A known method of measuring the angular coordinates of moving objects (direction finding) by the phase method (1, 2), based on measuring the phase difference of the oscillations received by two antennas spaced in space. The difference in signal reception times by antenna elements is fixed as the phase difference of these signals.

Измерение угловых координат удаленного объекта (R>>b) происходит следующим образом (фиг. 1). Расстояние b между антеннами называется базой. Направление на объект определяется направляющим углом υ, отсчитываемым относительно базы, или углом α=π/2-υ, отсчитываемого относительно перпендикуляра к центру базы. Направление характеризуют также величинойThe measurement of the angular coordinates of a remote object (R >> b) is as follows (Fig. 1). The distance b between the antennas is called the base. The direction to the object is determined by the guiding angle υ, counted relative to the base, or by the angle α = π / 2-υ, counted relative to the perpendicular to the center of the base. The direction is also characterized by the value

u=cosυ=sinα,u = cosυ = sinα,

которая называется направляющим косинусом.which is called the guide cosine.

В результате разной длины хода сигналов ΔR=b sinα возникает разность времен их приходаAs a result of different signal lengths ΔR = b sinα, a difference in the times of their arrival

Figure 00000001
Figure 00000001

что дает на частоте f0 разность фазwhich gives a phase difference at a frequency f 0

Figure 00000002
Figure 00000002

илиor

Figure 00000003
Figure 00000003

где с - скорость света.where c is the speed of light.

Поскольку разность фаз Δφ пропорциональна направляющему косинусу угла прихода волны, определение направления фазовым методом сводится к измерению разности фаз.Since the phase difference Δφ is proportional to the directing cosine of the wave arrival angle, determining the direction by the phase method reduces to measuring the phase difference.

Фазовая система, согласно формуле (2), тем чувствительнее к изменению угла, чем больше относительный размер базы b/λ. Однако с ростом b/λ уменьшается значение угловой координаты, при котором разность фаз превосходит значение 2π, т.е. наступает неоднозначность отсчета.The phase system, according to formula (2), is the more sensitive to a change in angle, the larger the relative size of the base b / λ. However, with increasing b / λ, the value of the angular coordinate decreases, at which the phase difference exceeds 2π, i.e. ambiguity of counting occurs.

Исключение неоднозначности пеленгации фазовым методом достигается использованием нескольких антенн [3], расположенных вдоль одной линии на разных расстояниях, т.е. многошкальностью фиг. 2, где на фиг. 2а изображено расположение антенн, а на фиг. 2б раскрытие неоднозначности. Т.е. проводят измерения при различных отношениях b/λ. При этом меньшая база b образует грубую bг, но однозначную шкалу измерения угла, а большая база - точную, но неоднозначную шкалу отсчета. Соотношения между базами выбирают из условия: удвоенная максимальная погрешность измерения фазы по грубой шкале 2δφмакс не должна превышать интервала однозначности 2π точной шкалы измерения угла.An exception to the ambiguity of direction finding by the phase method is achieved by using several antennas [3] located along the same line at different distances, i.e. the multi-scalability of FIG. 2, where in FIG. 2a shows the location of the antennas, and FIG. 2b disclosure of ambiguity. Those. take measurements at various b / λ ratios. In this case, a smaller base b forms a rough b g , but an unambiguous scale for measuring the angle, and a large base forms an accurate but ambiguous reference scale. The relations between the bases are selected from the condition: twice the maximum error of phase measurement on a rough scale of 2δφ max should not exceed the interval of unambiguity 2π of the exact scale of measuring the angle.

При фиксированной погрешности фазометра заданная точность измерения угловой координаты обеспечивается выбором размера точной шкалыWith a fixed error of the phase meter, the specified accuracy of measuring the angular coordinate is ensured by the choice of the size of the exact scale

Figure 00000004
Figure 00000004

который должен быть достаточно большим.which should be big enough.

Для однозначного отсчета угловой координаты в диапазоне uмакс-uмин, при котором разность фаз не превышает 2π, размер базы грубой шкалы согласно формуле (2) выбирается следующим образомFor a unique reference of the angular coordinate in the range u max -u min , at which the phase difference does not exceed 2π, the base size of the rough scale according to formula (2) is selected as follows

Figure 00000005
Figure 00000005

При использовании ненаправленных или слабонаправленных антенн необходимо обеспечить однозначный отсчет угла в диапазоне - 1<u<1. Отсюда минимальный размер базы грубой шкалыWhen using omnidirectional or slightly directional antennas, it is necessary to provide an unambiguous reading of the angle in the range - 1 <u <1. Hence the minimum size of the base of the rough scale

Figure 00000006
Figure 00000006

Для измерения фазовым методом угловых координат и раскрытия неоднозначности используется большое количество пространственно-разнесенных антенн. Например (3), используется 36 антенн.A large number of spatially separated antennas are used to measure the angular coordinates by the phase method and to reveal ambiguity. For example (3), 36 antennas are used.

Недостатком такого метода является необходимость использования значительного числа пространственно-разнесенных антенн, связанных между собой высокостабильными каналами связи.The disadvantage of this method is the need to use a significant number of spatially separated antennas, interconnected by highly stable communication channels.

Для устранения вышеназванных недостатков предлагается способ измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах, заключающийся в приеме сигнала от передатчика, расположенного на борту летательного аппарата, на несколько пар приемных антенн, расположенных на наземном приемно-регистрирующем объекте, измерении разности фаз пришедших сигналов на каждую пару антенн и определении направляющего косинуса угла прихода волны, при этом излучают с борта летательного аппарата две и более масштабных частот, производят прием излученных масштабных частот на две пары приемных антенн, расположенных на расстоянии, соответствующем точной шкале измерения угла, и расположенных перпендикулярно друг к другу, производят измерение фаз по всем масштабным частотам, преобразуют измеренное значение фазы в величину расстояния, соответствующего задержке прихода волны на одну из пары антенн по каждой базе, где база - это расстояние между антеннами в одной паре, раскрывают неоднозначность измерения расстояния с помощью масштабных шкал, образованных масштабными частотами, последовательно начиная с грубой шкалы, преобразуют точное значение расстояния по каждой базе в направляющие косинусы угла прихода волны. Технический результат изобретения заключается в снижении количества антенн, для чего с борта объекта передают несколько масштабных частот, выполняющих условия (3) и (5). Таким образом, для определения азимута и угла места достаточно 4-х приемных антенн, расположенных на двух взаимно перпендикулярных базах. В некоторых случаях достаточно трех приемных антенн при использовании одной антенны для двух баз. Технический результат достигается тем, что при определении угловых координат производят излучение с борта летательного аппарата нескольких (двух-трех и больше) масштабных частот Fm1, Fm2, Fm3 образующих несколько масштабных шкал и осуществляют преобразование измеренного значения разности фаз каждого принятого сигнала в величину расстояния. На фиг. 1 это расстояние обозначено как ΔR. Масштабные частоты выбирают таким образом, чтобы длина волны грубой шкалы bг была приблизительно равна длине выбранной точной базы bт, а длина волны точной шкалы выбирается исходя из требуемой точности определения угловых координат.To eliminate the above-mentioned disadvantages, a method for measuring angles in phase multiscale goniometric systems is proposed, which consists in receiving a signal from a transmitter located on board an aircraft to several pairs of receiving antennas located on a ground receiving and recording object, measuring the phase difference of the received signals for each pair of antennas and determining the directing cosine of the angle of arrival of the wave, while radiating from the aircraft two or more scale frequencies, receive the emitted frequency frequencies for two pairs of receiving antennas located at a distance corresponding to the exact scale for measuring the angle and located perpendicular to each other, measure the phases at all scale frequencies, convert the measured phase value to the distance corresponding to the delay in the arrival of the wave at one of the antenna pairs for each base, where the base is the distance between the antennas in one pair, the ambiguity of distance measurement using scale scales formed by scale frequencies is revealed, the follower but starting with a rough scale, they convert the exact value of the distance along each base into the direction cosines of the angle of arrival of the wave. The technical result of the invention is to reduce the number of antennas, for which several large-scale frequencies are fulfilled from the side of the object, satisfying conditions (3) and (5). Thus, to determine the azimuth and elevation angle, 4 receiving antennas located on two mutually perpendicular bases are sufficient. In some cases, three receive antennas are sufficient when using one antenna for two bases. The technical result is achieved by the fact that when determining the angular coordinates, radiation from the aircraft of several (two to three or more) scale frequencies F m1 , F m2 , F m3 forming several scale scales is performed and the measured value of the phase difference of each received signal is converted to distance. In FIG. 1, this distance is designated as ΔR. The scale frequencies are chosen so that the wavelength of the rough scale b g is approximately equal to the length of the selected exact base b t , and the wavelength of the exact scale is selected based on the required accuracy of determining the angular coordinates.

Способ реализуется с помощью устройства, изображенного на фиг. 4, 5.The method is implemented using the device shown in FIG. 4, 5.

На фиг 4. изображена бортовая передающая аппаратура, гдеIn Fig 4. shows the on-board transmitting equipment, where

- опорный генератор - 1;- reference generator - 1;

- передающее устройство - 2: содержащее радиопередатчик (радиопередающее устройство) состоит из следующих конструктивных частей: задающий генератор частоты несущей волны, модулирующее устройство, изменяющее параметры излучаемой волны (амплитуду, частоту, фазу или несколько параметров одновременно) в соответствии с сигналом, который требуется передать, усилитель мощности, который увеличивает мощность сигнала до требуемой, устройство согласования, обеспечивающее максимально эффективную передачу мощности усилителя в антенну);- transmitting device - 2: containing a radio transmitter (radio transmitting device) consists of the following structural parts: a carrier wave frequency generator, a modulating device that changes the parameters of the emitted wave (amplitude, frequency, phase or several parameters at the same time) in accordance with the signal to be transmitted , a power amplifier, which increases the signal power to the required one, a matching device that provides the most efficient transmission of the power of the amplifier to the antenna);

- формирователь масштабных частот - 3;- shaper of scaled frequencies - 3;

- передающая антенна - 4.- transmitting antenna - 4.

На фиг 5. изображена наземная приеморегистрирующая аппаратура, гдеIn Fig. 5. shows the ground receiving and recording equipment, where

- приемные антенны - 5;- receiving antennas - 5;

- многоканальное приемное устройство - 6: состоит из следующих конструктивных частей: усилителя принятых антенной, сигналов, преобразователя частоты, усилителя промежуточной частоты, детектора, преобразователя сигнала в вид, пригодный для использования;- multi-channel receiving device - 6: consists of the following structural parts: an amplifier received by the antenna, signals, a frequency converter, an intermediate frequency amplifier, a detector, a signal converter in a form suitable for use;

- устройство выделения сигналов - 7;- signal isolation device - 7;

- опорный генератор - 8;- reference generator - 8;

- устройство разделения каналов - 9;- channel separation device - 9;

- устройство измерения направляющего косинуса cosθx - 10;- a device for measuring the directing cosine cosθ x - 10;

- устройство измерения направляющего косинуса cosθz -11;- a device for measuring the directing cosine cosθ z -11;

- устройство отображения результатов обработки принятых сигналов - 12.- a device for displaying the results of processing received signals - 12.

Устройство измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах состоит на летательном объекте из опорного генератора - 1, передающего устройства - 2, формирователя масштабных частот - 3, передающей антенны - 4 и на наземном приемно-регистрирующем объекте из приемных антенн - 5, многоканального приемного устройства - 6, устройства выделения сигналов - 7, опорного генератора - 8, устройства разделения каналов - 9, устройства измерения направляющего косинуса cosθх - 10, устройства измерения направляющего косинуса cosθz - 11 и устройства отображения результатов обработки принятых сигналов - 12, при этом на летательном объекте первый выход опорного генератора - 1 соединен с первым входом передающего устройства - 2, а второй выход опорного генератора - 1 соединен с первым входом формирователя масштабных частот - 3, первый выход формирователя масштабных частот - 3 соединен со вторым входом передающего устройства - 2, передающее устройство - 2 соединено с передающей антенной - 4, на наземном приемно-регистрирующем объекте приемное устройство - 6 соединено с приемными антеннами - 5, первый выход многоканального приемного устройства - 6 соединен с первым входом устройства выделения сигналов - 7, первый выход опорного генератора - 8 соединен со вторым входом устройства выделения сигналов - 7, первый выход устройства выделения сигналов - 7 соединен с первым входом устройства разделения каналов - 9, первый выход устройства разделения каналов - 9 соединен с первым входом устройства измерения cosθх - 10, второй выход устройства разделения каналов - 9 соединен с первым входом устройства измерения cosθz - 11, первый выход устройства измерения cosθх - 10 соединен с первым входом устройства отображения результатов обработки принятых сигналов - 12, первый выход устройства измерения cosθz - 11 соединен со вторым входом устройства отображения результатов обработки принятых сигналов - 12.The device for measuring angles in multi-scale phase goniometer systems consists of a reference generator - 1, a transmitting device - 2, a frequency shaper - 3, a transmitting antenna - 4 on a flying object and 5 on a ground receiving and recording object, and a multi-channel receiving device - 6, signal extraction devices - 7, reference oscillator - 8, channel separation devices - 9, directing cosine measurement device cosθ x - 10, directing cosine measuring device cosθ z - 11 and devices displayed the result of processing the received signals is 12, while on the aircraft, the first output of the reference generator - 1 is connected to the first input of the transmitting device - 2, and the second output of the reference generator - 1 is connected to the first input of the scaler - 3, the first output of the scaler - 3 is connected to the second input of the transmitting device - 2, the transmitting device - 2 is connected to the transmitting antenna - 4, on the ground receiving and recording facility, the receiving device - 6 is connected to the receiving antennas - 5, the first output is m oganal receiving device - 6 is connected to the first input of the signal extraction device - 7, the first output of the reference generator - 8 is connected to the second input of the signal extraction device - 7, the first output of the signal extraction device - 7 is connected to the first input of the channel separation device - 9, the first output demultiplexer - 9 is connected to the first input cosθh measurement device - 10, the second output of demultiplexer - 9 is connected with a first input measuring apparatus cosθ z - 11, the first measurement device output x cosθ - 10 one with a first input of the processing result display device the received signals - 12, the first output measuring device cosθ z - 11 is connected to the second input of the display device processing results of the received signals - 12.

При решении поставленной задачи исходят из того, что ошибки измерения дальности на любой из нескольких масштабных шкал определяются ошибками оценки разности фаз - δiφ, где i - номер шкалы измерения:In solving this problem, it is assumed that the errors of range measurement on any of several scale scales are determined by the errors of estimation of the phase difference - δ i φ, where i is the number of the measurement scale:

Figure 00000007
Figure 00000007

где по условию δ1φ=δ2φ=…=δiφ=…δkφ и могут быть заданы среднеквадратической, максимальной или предельной ошибками измерения фаз соответственно.where, by condition, δ 1 φ = δ 2 φ = ... = δ i φ = ... δ k φ and can be set by the root mean square, maximum, or limit errors of phase measurement, respectively.

Раскрытие неоднозначности величины ΔR производят последовательно, начиная с грубой шкалы b. Окончательную оценку величины ΔR получают по измерениям разности фаз точной шкалы b.The ambiguity of ΔR is disclosed sequentially, starting with a rough scale b. The final estimate of ΔR is obtained by measuring the phase difference of an accurate scale b.

Точное значение величины ΔRT преобразуют в величину направляющего косинуса по формулеThe exact value of ΔR T is converted to the value of the guide cosine according to the formula

Figure 00000008
Figure 00000008

Для определения направления на объект в пространстве (фиг. 3) т.е. для измерения азимута α и угла места β фазовый радиопеленгатор имеет две пары антенн с взаимно перпендикулярными базами, расположенными в горизонтальной плоскости.To determine the direction of the object in space (Fig. 3) i.e. To measure azimuth α and elevation angle β, the phase direction finder has two pairs of antennas with mutually perpendicular bases located in the horizontal plane.

Величины косинусов направляющих углов cosθx и cosθz находятся по измеренной разности фаз δφх и δφz в каждой паре антенн (фиг. 3):The values of the cosines of the guiding angles cosθ x and cosθ z are found from the measured phase difference δφ x and δφ z in each pair of antennas (Fig. 3):

Figure 00000009
Figure 00000010
.
Figure 00000009
Figure 00000010
.

В этом случае направляющие косинусы связаны с угловыми координатами объекта азимутом α и углом места β следующими зависимостями (фиг. 3):In this case, the direction cosines are connected with the angular coordinates of the object with the azimuth α and elevation angle β with the following relationships (Fig. 3):

Figure 00000011
.
Figure 00000011
.

Если база первой пары антенн совпадает с направлением север-юг, а вторая восток-запад, то угол α является истинным азимутом.If the base of the first pair of antennas coincides with the north-south direction, and the second east-west direction, then the angle α is the true azimuth.

Устройство измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах состоит на летательном аппарате (фиг. 4) из опорного генератора - 1, передающего устройства - 2, формирователя масштабных частот - 3, передающей антенны - 4 и на наземной приемно-регистрирующей аппаратуре (фиг. 5) из приемных антенн - 5, многоканального приемного устройства - 6, устройства выделения сигналов - 7, опорного генератора - 8, устройства разделения каналов - 9, устройства измерения направляющего косинуса cosθx - 10, устройства измерения направляющего косинуса cosθz - 11 и устройства отображения результатов обработки принятых сигналов - 12. На борту летательного аппарата опорный генератор - 1 создает бортовую сетку частот, необходимых для создания несущей частоты и модулирующих частот. Формирователь масштабных частот - 3 создает сетку масштабных частот, необходимых для раскрытия неоднозначности измерения углов и работы измерительных каналов. Передающее устройство - 2 через передающую антенну - 4 излучает сформированный сигнал.The device for measuring angles in phase multiscale goniometric systems consists of an aircraft (Fig. 4) of a reference generator - 1, a transmitting device - 2, a frequency shaper - 3, a transmitting antenna - 4 and ground-based receiving and recording equipment (Fig. 5) from receiving antennas - 5, multi-channel receiving device - 6, signal extraction device - 7, reference oscillator - 8, channel separation device - 9, measuring device of the directing cosine cosθ x - 10, measuring device of the directing cosine cosθ z - 11 and devices The display properties of the received signal processing results are 12. On board the aircraft, the reference generator 1 creates an on-board grid of frequencies necessary to create a carrier frequency and modulating frequencies. Shaper of scale frequencies - 3 creates a grid of scale frequencies necessary for disclosing the ambiguity of measuring angles and the operation of measuring channels. The transmitting device - 2 through the transmitting antenna - 4 emits the generated signal.

В наземной аппаратуре многоканальное приемное устройство - 6 и устройство выделения сигналов - 7 осуществляют прием сигналов от приемных антенн - 5. Опорный генератор - 8 создает сетку частот, достаточных для работы измерительных каналов. Устройство разделения каналов - 9 выделяет сигналы, приходящие от двух пар приемных антенн 1-3 и 2-4.In the ground equipment, a multi-channel receiving device - 6 and a signal extraction device - 7 receive signals from receiving antennas - 5. The reference generator - 8 creates a grid of frequencies sufficient for the measurement channels to work. Channel separation device - 9 selects signals coming from two pairs of receiving antennas 1-3 and 2-4.

Выделенные сигналы поступают на канал измерения cosθx - 10 и на канал измерения cosθz - 11, которые производят измерение временных задержек по фазам несущей и модулирующих частот. Устройство отображения результатов обработки принятых сигналов - 12 производит обработку принятых сигналов и выдает угловые параметры движения летательного аппарата.The extracted signals are fed to the measurement channel cosθ x - 10 and to the measurement channel cosθ z - 11, which measure the time delays from the phases of the carrier and the modulating frequencies. A device for displaying the results of processing received signals - 12 processes the received signals and provides angular motion parameters of the aircraft.

ЛитератураLiterature

1. Под ред. Н.Ф. Клюева. Основы радионавигационных измерений, МО СССР, 1987, 429 с.1. Ed. N.F. Klyueva. Fundamentals of radio navigation measurements, Ministry of Defense of the USSR, 1987, 429 pp.

2. Под ред. П.А. Агаджанова, В.Г. Дулевича, А.А. Коростелева. Космические траекторные измерения. Радиотехнические методы измерений и математическая обработка данных, «Советское радио», 1969, 504 с.2. Ed. P.A. Agadzhanova, V.G. Dulevich, A.A. Korosteleva. Space trajectory measurements. Radio engineering measurement methods and mathematical data processing, "Soviet Radio", 1969, 504 p.

3. Радиотехническая многопараметрическая система высокоточных измерений параметров траектории движущихся объектов «Вега-Н (К)». ОАО «АО НИИРИ», www.niiri.com.ua/Rus/rmsvi_nv.htm.3. Radio-technical multi-parameter system of high-precision measurements of the parameters of the trajectory of moving objects "Vega-N (K)". JSC NIIRI JSC, www.niiri.com.ua/Rus/rmsvi_nv.htm.

Claims (2)

1. Способ измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах, заключающийся в приеме сигнала от передатчика, расположенного на борту летательного аппарата, на несколько пар приемных антенн, расположенных на наземном приемно-регистрирующем объекте, измерении разности фаз пришедших сигналов на каждую пару антенн и определении направляющего косинуса угла прихода волны, отличающийся тем, что излучают с борта летательного аппарата две и более масштабных частот, производят прием излученных масштабных частот на две пары приемных антенн, расположенных на расстоянии, соответствующем точной шкале измерения угла, и расположенных перпендикулярно друг к другу, производят измерение фаз по всем масштабным частотам, преобразуют измеренное значение фазы в величину расстояния, соответствующего задержке прихода волны на одну из пары антенн по каждой базе, где база - это расстояние между антеннами в одной паре, раскрывают неоднозначность измерения расстояния с помощью масштабных шкал, образованных масштабными частотами, последовательно начиная с грубой шкалы, преобразуют точное значение расстояния по каждой базе в направляющие косинусы угла прихода волны.1. A method of measuring angles in phase multiscale goniometer systems, which consists in receiving a signal from a transmitter located on board an aircraft to several pairs of receiving antennas located on a ground receiving and recording object, measuring the phase difference of the received signals to each pair of antennas and determining the guide the cosine of the angle of arrival of the wave, characterized in that they emit two or more scale frequencies from the aircraft, receive the emitted scale frequencies at two pairs of receiving an At a distance corresponding to the exact scale for measuring the angle and perpendicular to each other, the phases are measured at all scale frequencies, the measured phase value is converted to the distance corresponding to the delay in the arrival of the wave at one of the pair of antennas at each base, where the base - this is the distance between the antennas in one pair, they reveal the ambiguity of measuring distances using scale scales formed by scale frequencies, sequentially starting from a rough scale, then Noe distance value for each database in the direction cosines of the angle of arrival of the waves. 2. Устройство измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах для реализации способа по п. 1, состоящее на летательном объекте из опорного генератора, передающего устройства, формирователя масштабных частот, передающей антенны и на наземном приемно-регистрирующем объекте из приемных антенн, приемного устройства, устройства выделения сигналов, опорного генератора, устройства разделения каналов, устройства измерения направляющего косинуса cos θx, устройства измерения направляющего косинуса cos θz и устройства отображения результатов обработки принятых сигналов, при этом на летательном объекте первый выход опорного генератора соединен с первым входом передающего устройства, а второй выход опорного генератора соединен с первым входом формирователя масштабных частот, первый выход формирователя масштабных частот соединен со вторым входом передающего устройства, передающее устройство соединено с передающей антенной, на наземном приемно-регистрирующем объекте приемное устройство соединено с приемными антеннами, первый выход приемного устройства соединен с первым входом устройства выделения сигналов, первый выход опорного генератора соединен со вторым входом устройства выделения сигналов, первый выход устройства выделения сигналов соединен с первым входом устройства разделения каналов, первый выход устройства разделения каналов соединен с первым входом устройства измерения cos θx, второй выход устройства разделения каналов соединен с первым входом устройства измерения cos θz, первый выход устройства измерения cos θx соединен с первым входом устройства отображения, первый выход устройства измерения cos θz соединен со вторым входом устройства отображения. 2. The device for measuring angles in phase multiscale goniometric systems for implementing the method according to claim 1, consisting of a reference object from a reference generator, a transmitting device, a frequency shaper, a transmitting antenna, and a ground receiving and recording object from receiving antennas, a receiving device, a device a signal extractor, a reference oscillator, a channel separation device, a guide cosine measurement device cos θ x , a guide cosine measurement device cos θ z and a cut display device the processing of the received signals, while on the flying object the first output of the reference generator is connected to the first input of the transmitting device, and the second output of the reference generator is connected to the first input of the scaler, the first output of the scaler is connected to the second input of the transmitting device, the transmitting device is connected to transmitting antenna, on the ground receiving and recording facility, the receiving device is connected to the receiving antennas, the first output of the receiving device is connected to ervym input signal detection apparatus, the first output of the reference oscillator is connected to the second input signal selection unit, a first output of the signal detection apparatus is coupled to a first input demultiplexer, a first output of demultiplexer coupled to a first input measuring apparatus cos θ x, the second output of the separation device channels connected to the first input of the measuring device cos θ z , the first output of the measuring device cos θ x connected to the first input of the display device, the first output of the device measurements cos θ z is connected to the second input of the display device.
RU2015126929/07A 2015-07-07 2015-07-07 Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor RU2603971C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126929/07A RU2603971C1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015126929/07A RU2603971C1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2603971C1 true RU2603971C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015126929/07A RU2603971C1 (en) 2015-07-07 2015-07-07 Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2603971C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649411C1 (en) * 2016-12-21 2018-04-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method
RU2786495C1 (en) * 2022-05-12 2022-12-21 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Method for direction finding of a radiant object in phase multi-scal gonidometer systems

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724047A (en) * 1996-11-27 1998-03-03 Hughes Electronics Phase and time-difference precision direction finding system
RU2138061C1 (en) * 1998-12-10 1999-09-20 Московский Государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) Phase radio direction finder
JP2004012362A (en) * 2002-06-10 2004-01-15 Toshiba Corp Arrival direction estimation device, arrival direction estimation method, and obstacle estimation device
EP1584943B1 (en) * 2004-04-10 2008-05-07 EADS Deutschland GmbH High resolution direction finding method with broad band FFT sensors
RU2403582C1 (en) * 2009-05-15 2010-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" Phase radio direction finder
RU2427853C1 (en) * 2010-03-10 2011-08-27 Вячеслав Адамович Заренков Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2518428C2 (en) * 2012-06-26 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5724047A (en) * 1996-11-27 1998-03-03 Hughes Electronics Phase and time-difference precision direction finding system
RU2138061C1 (en) * 1998-12-10 1999-09-20 Московский Государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет) Phase radio direction finder
JP2004012362A (en) * 2002-06-10 2004-01-15 Toshiba Corp Arrival direction estimation device, arrival direction estimation method, and obstacle estimation device
EP1584943B1 (en) * 2004-04-10 2008-05-07 EADS Deutschland GmbH High resolution direction finding method with broad band FFT sensors
RU2403582C1 (en) * 2009-05-15 2010-11-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Московский ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский радиотехнический институт" Phase radio direction finder
RU2427853C1 (en) * 2010-03-10 2011-08-27 Вячеслав Адамович Заренков Phase direction finding method and phase direction finder for implementing said method
RU2518428C2 (en) * 2012-06-26 2014-06-10 Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" Direction finding phase method and phase direction finder for implementing said method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2649411C1 (en) * 2016-12-21 2018-04-03 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Радио (Фгуп Ниир) Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method
RU2786495C1 (en) * 2022-05-12 2022-12-21 Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" Method for direction finding of a radiant object in phase multi-scal gonidometer systems

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2837738A (en) Passive range measuring device
RU2649411C1 (en) Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method
RU2682661C1 (en) Method of active review single-pulse radiolocation with an inverse synthesis of antenna aperture
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
US2406953A (en) System for determining the position of an object in space
US3973262A (en) Radio direction finder with means for reducing sensitivity to multipath propogation errors
RU2503969C1 (en) Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space
RU2732505C1 (en) Method for detection and azimuth direction finding of ground-based radio-frequency sources from a flight-lifting means
RU2506605C2 (en) Ranging method and device to determine coordinates of radiation source
RU2557808C1 (en) Method of determining inclined range to moving target using passive monostatic direction-finder
RU2713498C1 (en) Method for survey active-passive lateral radar ranging of aerospace objects
RU2711400C1 (en) Method of determining the emitter or direction-finding antennas above the earth&#39;s surface
RU2275649C2 (en) Method and passive radar for determination of location of radio-frequency radiation sources
RU2603971C1 (en) Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor
RU2334244C1 (en) Method of radio radiation source location detection
RU2330304C1 (en) Phase direction-finder
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2602274C1 (en) Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object
RU2571957C1 (en) Method for experimental verification of information and identification capabilities of doppler portraits of aerial objects
JP3484995B2 (en) Instantaneous passive distance measuring device
RU2530542C1 (en) Method and device for measurement of angular height of object of search in surveillance non-linear radars
RU2681203C1 (en) Phase direction finding method and phase direction finder
RU2692467C2 (en) Radar method
RU2429501C1 (en) Detection and direction finding method of air objects
RU2457629C1 (en) Phase radio-navigation system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200708