RU2732505C1 - Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства - Google Patents

Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства Download PDF

Info

Publication number
RU2732505C1
RU2732505C1 RU2020103268A RU2020103268A RU2732505C1 RU 2732505 C1 RU2732505 C1 RU 2732505C1 RU 2020103268 A RU2020103268 A RU 2020103268A RU 2020103268 A RU2020103268 A RU 2020103268A RU 2732505 C1 RU2732505 C1 RU 2732505C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radio
finding
lps
iri
direction finding
Prior art date
Application number
RU2020103268A
Other languages
English (en)
Inventor
Михаил Леонидович Артемов
Олег Владимирович Афанасьев
Михаил Павлович Сличенко
Екатерина Сергеевна Артемова
Original Assignee
Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
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 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" filed Critical Акционерное общество "Концерн "Созвездие"
Priority to RU2020103268A priority Critical patent/RU2732505C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2732505C1 publication Critical patent/RU2732505C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04—Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO 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
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G01S7/2925—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods by using shape of radiation pattern

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах (ОП) систем радиомониторинга для определения азимута и угла места на источник радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС). Достигаемый технический результат – повышение эффективности азимутального пеленгования наземных ИРИ с произвольно ориентированного ЛПС. Технический результат достигается за счет использования навигационной информации об углах пространственной ориентации антенной решетки (АР) и преобразовании не результатов пеленгования, а характеристик направленности АР из связанной подвижной системы координат (СК) в неподвижную СК, связанную с Землей. Это позволяет осуществлять пеленгование и поиск азимута на ИРИ в криволинейном срезе двумерного азимутально-угломестного пеленгационного рельефа, соответствующем эволюции ориентации вектора направления прихода радиоволны в азимутальном круге при произвольной ориентации АР, размещенной на ЛПС. Благодаря такому учету информации об ориентации ЛПС обеспечивается повышение точности и достоверности пеленгования наземных ИРИ. Кроме того, в предлагаемом способе оценка «достоверности» пеленгования ИРИ обеспечивает необходимую селекцию результатов пеленгования по показателю достоверности с повышением точности и достоверности пеленгования ИРИ с ЛПС в реальных условиях. Способ учитывает наличие межканальной корреляции принимаемых спектральных компонент радиосигналов, обусловленной наличием в реальных условиях внешних помех, является работоспособным в условиях априорно неизвестной интенсивности помех в различных пространственных каналах приема. 6 ил.

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в многоканальных моноимпульсных обнаружителях-пеленгаторах (ОП) систем радиомониторинга для определения азимута и угла места на источник радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС).
Для увеличения дальности и расширения рабочей зоны радиомониторинга наземных ИРИ обнаружитель-пеленгатор размещают на борту ЛПС в качестве целевой нагрузки. В этом случае возможно использование объемных антенных решеток (АР), которые обеспечивают близкие по азимуту и по углу места показатели точности и достоверности пеленгования. При этом ОП должен обеспечивать выполнение требований не только по основному техническому назначению (в том числе по точности и достоверности пеленгования ИРИ), но и в части ограничений по массе и габаритным характеристикам, которые оказывают влияние на летно-технические характеристики ЛПС.
В частности, в качестве одного из вариантов объемной АР, структура которой обеспечивает минимизацию количества используемых радиоприемных каналов ОП и приемных антенных элементов, может быть использована винтовая антенная решетка, рассмотренная в [Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Сличенко М.П., Артемова Е.С. Способ двухмерного моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучений. Патент РФ № 2696095, G01S 5/04].
Однако, в практике радиомониторинга возможны ситуации, когда отношение высоты полёта ЛПС к дальности до ИРИ составляет много меньше единицы (радиомониторинг ИРИ на дальностях до ЛПС близких к радиогоризонту). В таких случаях информативным признаком пространственного положения наземного ИРИ является лишь азимут, а реализация АР объемной структуры представляется нецелесообразной, поэтому в указанных ситуациях широкое распространение на практике получили плоские АР. За счет плоской структуры обеспечивается возможность удовлетворения требованиям в части летных технических характеристик ЛПС.
Для плоских АР точность и достоверность пеленгования существенно ухудшаются при стремлении к нулю угла направления прихода радиоволны в вертикальной плоскости (перпендикулярной плоскости расположения антенных элементов АР), что обусловлено уменьшением апертуры АР в проекции на плоскость волнового фронта радиоволны.
Важным является учет изменения углов пространственной ориентации ЛПС в процессе его движения. Плоскость расположения элементов АР меняет ориентацию в пространстве в соответствии с параметрами движения ЛПС, а характеристики точности и достоверности пеленгования ИРИ зависят от текущих углов ориентации ЛПС. Следовательно, для пеленгования ИРИ с ЛПС необходимо обеспечить прием радиоволны в общем случае с ненулевым углом относительно плоскости АР, зависящим как от взаимного расположения ИРИ и АР, так и от углов пространственной ориентации носителя.
Результаты оценивания направления на ИРИ используются для определения координат ИРИ триангуляционным способом. Так как координаты ИРИ определены в неподвижной системе координат (СК), связанной с землей (для большинства задач – в топографической проекции Гаусса-Крюгера), то и оценки углов направления на ИРИ необходимо определять в этой СК. Полученная в связанной с ЛПС СК оценка вектора направления на ИРИ с использованием информации о текущих углах ориентации ЛПС преобразуется в неподвижную СК, связанную с землей. В случае пеленгования в азимутально-угломестной плоскости преобразование направления на ИРИ в связанную с землей СК предполагает использование стандартной процедуры вращения трехмерного единичного вектора по трем углам Эйлера-Колмогорова [ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. М., 1981. № 3913, 52 с. (Издательство стандартов)]: крен, тангаж и рысканье (курс). Использование указанных трех углов ориентации ЛПС позволяет однозначным образом преобразовать результаты азимутально-угломестного пеленгования между различными СК.
В случае игнорирования информации об ориентации ЛПС возникают дополнительные ошибки пеленгования, с увеличением отношения апертуры АР к длине радиоволны повышается вероятность аномальной ошибки пеленгования, что приводит не только к снижению точности и достоверности пеленгования, но и к уменьшению рабочего диапазона частот ОП (коэффициента перекрытия АР по частоте).
Известны способы определения координат ИРИ, учитывающие ориентации ЛПС в пространстве.
Известен способ определения значений азимута и угла места ИРИ с борта ЛПС, обеспечивающего повышение точности нахождения расположения ИРИ путем более полного учета пространственной ориентации антенной решетки измерителя, представленный в [Наумов А.С., Елизаров В.В. Определение координат источника радиоизлучения при пеленговании с ЛПС. – Успехи современной радиоэлектроники, 2015, №7, с.56-61] заключающийся в:
1. Измерении ориентации антенной системы пеленгатора относительно корпуса ЛПС (крен, тангаж, курс). Значения
Figure 00000001
 запоминают и используют для расчетов результатов измерений;
2. Поиске и приеме сигналов ИРИ в заданной полосе частот
Figure 00000002
 в процессе полета ЛПС;
3. Измерении пространственных координат ИРИ: азимута
Figure 00000003
 и угла места
Figure 00000004
 в системе координат антенной системы;
4. Определении местоположения ЛПС с помощью ГНСС
Figure 00000005
, где
Figure 00000006
– широта ЛПС,
Figure 00000007
– долгота ЛПС,
Figure 00000008
 – высота ЛПС;
5. Преобразовании координат ЛПС в геоцентрическую систему координат:
Figure 00000009
;
6. Переводе вектора направления на источник
Figure 00000010
 в декартовую систему координат:
Figure 00000011
;
7. Последовательном перемножении исходного вектора
Figure 00000012
 на три соответствующие углам Эйлера матрицы поворота:
Figure 00000013
,
где
Figure 00000014
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
;
8. Преобразовании скорректированного вектора направления на ИРИ
Figure 00000017
с целью учета ориентации ЛПС относительно земной поверхности и положения ЛПС в пространстве, в результате чего получают направления на ИРИ
Figure 00000018
;
9. Последовательном перемножении вектора
Figure 00000019
 на матрицы поворота относительно каждой из трех осей:
Figure 00000020
;
10. Определении значения азимута
Figure 00000021
 и угла места по формулам:
Figure 00000022
,
Figure 00000023
.
Известен способ местоопределения наземных ИРИ с борта ЛПС, представленный в [Березин А.В., Богданов Ю.Н., Вассенков А.В., Виноградов А.Д., Дмитриев И.С., Попов С.А. Способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата. Патент РФ №2610150, G01S 1/08 ] и заключающийся в:
1. Приеме радиосигналов бортовой пеленгаторной антенной (БПА);
2. Частотной селекции радиосигналов;
3. Определении линий радиопеленгов в азимутальной плоскости БПА;
4. Регистрации полученных данных периодически отсчетами;
5. Формировании не менее одной независимой пары пересекающихся полуплоскостей положения наземного ИРИ, ортогональных азимутальной плоскости БПА, проходящих через каждую полученную линию радиопеленгатора;
6. Выборе и весовой обработке пар независимых отсчетов данных, учитывающих зависимости дисперсий оценок координат наземного ИРИ от взаимного расположения в пространстве ЛПС и наземного ИРИ. При выборе и весовой обработке пар независимых отсчетов данных дополнительно учтены зависимости дисперсий оценок координат наземного ИРИ от параметров угловой ориентации БПА и от углов пересечения линии положения и нормалей к полуплоскостям положения наземного ИРИ с поверхностью Земли;
7. Формировании нормалей к полуплоскостям положения наземного ИРИ;
8. Определении не менее одной линии положения наземного ИРИ как линии пересечения независимой пары пересекающихся полуплоскостей положения наземного ИРИ, параметры которой определяют из условия ортогональности к вышеупомянутым нормалям;
9. Определении координат наземного ИРИ как точки пересечения линии положения неземного ИРИ с поверхностью Земли с использованием итерационной процедуры ее поиска.
Так же известен способ определения координат ИРИ [Житник М.А., Строцев А.А., Сухенький И.А., Способ определения координат источника радиоизлучения с борта летательного аппарата по двум азимутальным пеленгам. Патент РФ №2638177, G01S 1/08 ], заключающийся в
1. Приеме радиосигналов бортовой пеленгационной антенной;
2. Частотной селекции;
3. Определении линии пеленгов в плоскости пеленгаторной антенны;
4. Весовой обработке полученных данных;
5. Формировании по результатам весовой обработки вспомогательных плоскостей, ортогональные плоскости пеленгаторной плоскости пеленгаторной антенны и проходящие через каждую полученную линию пеленга. В моменты получения пеленгов координаты ЛПС переводят в геоцентрическую прямоугольную систему координат, затем составляют матрицу перехода из связанной системы координат в нормальную подвижную систему координат и далее в геоцентрическую прямоугольную систему координат путем перемножения матриц поворота на углы крена, тангажа и рысканья связанной системы координат;
6. Нахождении прямой линии пересечения двух вспомогательных плоскостей;
7. Вычислении координат ИРИ как точки пересечения найденной прямой линии и поверхности Земли, описанной эллипсоидом.
Основным недостатком перечисленных способов является использование при определении координат ИРИ информации об угломестных пеленгах, которые измеряются с низкими (по сравнению с азимутами) показателями точности и достоверности ввиду недостаточной разрешающей способности АР при малых истинных угломестных пеленгах на наземный ИРИ. При этом информация об ориентации ЛПС в пространстве используется для преобразования результатов пеленгования, а не принимаемых в процессе пеленгования радиосигналов, что в случае азимутального пеленгования наземных ИРИ приводит к снижению точности и достоверности пеленгования.
Известен способ амплитудного двумерного пеленгования [Уфаев В.А., Волобуев М.Ф., Михайленко С.Б., Волков А.А. Способ амплитудного двухмерного пеленгования. Патент РФ № 260130, G01S 5/04 ], предполагающий преобразование принятых амплитуд сигналов в угловой спектр и определении направления на излучатель по его максимуму. Аналог может быть использован в наземных и авиационных радиотехнических системах для всеракурсного определения направления на источники излучений.
Данный способ предполагает выполнение следующих процедур:
1. Прием излучаемого сигнала с помощью идентичных разнонаправленных антенн.
2. Измерение амплитуды принятых сигналов. Значение радиосигнала n-й антенны (
Figure 00000024
) представляет собой:
Figure 00000025
,
Figure 00000026
 – азимут и угол места, соответственно, направления на ИРИ.
3. Преобразование измерений в угловой спектр
Figure 00000027
.
4. Определение направления на излучатель путем максимизации углового спектра:
Figure 00000028
.
Основными недостатками способа являются следующие:
1. При формировании решающей статистики не учитывается пространственная ориентация ЛПС: крен, тангаж, рысканье (курс).
2. Низкая точность пеленгования наземного ИРИ по углу места, когда отношение высоты полёта ЛПС к дальности до ИРИ составляет много меньше единицы (радиомониторинг ИРИ на дальностях до ЛПС близких к радиогоризонту), что является ограничением применимости данного способа на практике.
3. Решающая статистика
Figure 00000029
 способа справедлива в случае амплитудного двухмерного пеленгования, когда антенны обнаружителя-пеленгатора являются идентичными и разнонаправленными, расположены в пределах небольшой области пространства, которая относительно удаленного излучателя является точечной. В общем случае при наличии взаимных влияний в антенной системе обнаружителя-пеленгатора, а также в случае использования ненаправленных антенных элементов выражение (2) для решающей статистики становится несправедливым, что приводит к ухудшению показателей эффективности способа.
4. Выражение (2) для решающей статистики обнаружения не учитывает наличие межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций, обусловленных наличием в реальных условиях приема радиосигналов внешних помех.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения, представленный в [Артемова Е.С., Сличенко М.П. Азимутальное пеленгование наземных источников радиоизлучения при размещении плоской антенной решетки произвольной конфигурации на летательном аппарате. – Антенны, 2019, №3, с.53-61], принятый за прототип.
Способ-прототип включает выполнение следующих процедур.
1. Многократный, последовательный во времени синхронный прием сигналов во временной области (одновременно попадающих в текущую полосу приема и анализа) с выходов всех антенн АР в пространственных каналах ОП, синхронный перенос на более низкую частоту, синхронное преобразование сигналов во временной области в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора.
2. По каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных (межканальных) энергий быстрого преобразования Фурье и накопление энергий путем суммирования их значений, вычисленных по каждому принятому сигналу, и формирование матрицы
Figure 00000030
взаимных энергий, равной произведению
Figure 00000031
накопленной матрицы
Figure 00000032
взаимных энергий и матрицы
Figure 00000033
, обратной к матрице корреляции
Figure 00000034
аддитивного шума.
Figure 00000035
– матрица взаимных энергий сигналов, «накопленная» по серии из K>1 измерений, с элементами
Figure 00000036
Значение комплексной амплитуды спектральной компоненты преобразования Фурье принимаемого радиосигнала на выходе n-й антенны,
Figure 00000037
 представляет собой сумму комплексных амплитуд радиосигнала ИРИ и шума:
Figure 00000038
где
Figure 00000039
– комплексная амплитуда радиосигнала;
Figure 00000040
 – соответственно азимут и угол места направления на источник излучения;
Figure 00000041
– вектор аддитивного шума.
Figure 00000042
– комплексный отсчет (с порядковым номером nb =0…Nb-1) быстрого преобразования Фурье k-ого сигнала принятого в
Figure 00000043
-м пространственном канале обнаружителя-пеленгатора (совпадающий с номером антенны АР, подключенной ко входу канала);
Figure 00000044
1…N – порядковые номера пространственных каналов обнаружителя-пеленгатора;
k=1…К – порядковый номер принятого сигнала во временной области;
Figure 00000045
– матрица корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной);
Figure 00000046
 – оператор эрмитова сопряжения,
Figure 00000047
 – обратная матрица,
Figure 00000048
 – оператор следа матрицы.
3. Формирование единичного вектора
Figure 00000049
 направления на ИРИ в земной СК по измеренным навигационным параметрам ЛПС:
Figure 00000050
, (2)
Figure 00000051
,
где
Figure 00000052
 – матрица вращения ЛПС в трехмерном евклидовом пространстве [ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. М., 1981. № 3913, 52 с. (Издательство стандартов)], зависящая от углов пространственной ориентации: φ – угол крена, θ – угол тангажа, ψ – угол рысканья;
Вектор
Figure 00000053
имеет вид:
Figure 00000054
,
4. Формирование одномерной векторной комплексной диаграммы направленности (ВКДН) АР с произвольными структурой и характеристиками направленности антенных элементов
Figure 00000055
для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000056
 в земной СК, зависящей от ориентации ЛПС в пространстве.
В частном случае плоской кольцевой эквидистантной антенной решетки
Figure 00000057
Figure 00000058
,
Figure 00000059
n, N – порядковый номер и количество АЭ,
Figure 00000037
;
f – частота ЭМ волны, МГц;
Figure 00000060
– оператор эрмитово сопряжения.
5. Измерение значений пеленгационного рельефа (ПР) для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала по формуле:
Figure 00000062
Figure 00000063
– ВКДН АР ОП в земной СК, зависящая от истинного азимута на ИРИ и трех углов ориентации ЛПС.
6. Вычисление максимального значения ПР
Figure 00000064
 для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по возможным азимутальным направлениям прихода радиоволны
Figure 00000065
7. Оценка направления прихода радиоволны для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по формуле
Figure 00000066
Основными недостатками способа-прототипа являются следующие.
1. Реальные условия функционирования ОП характеризует насыщенная высокодинамичная электромагнитная обстановка, обусловленная в том числе загруженностью и насыщенностью радиочастотного спектра, образованного излучениями множества радиоэлектронных средств. При функционировании ОП в таких условиях на практике возможны случаи, когда принимаемый сигнал образован как прямой радиоволной от ИРИ, так и отраженной радиоволной от расположенных в области приема переизлучающих элементов. В частности, при размещении АР ОП на поверхности фюзеляжа воздушного носителя либо в качестве присоединяемой целевой нагрузки переизлучающими объектами могут являться как элементы конструкции носителя (например, стойки шасси), так и расположенное на внешней поверхности носителя штатное бортовое радиоэлектронное оборудование. Кроме того, насыщенность и загруженность радиочастного спектра может привести к случаям приема радиосигналов с взаимно перекрывающимися спектрами от нескольких ИРИ. Предлагаемое в способе-прототипе односигнальное пеленгование нескольких частотно-неразделимых радиосигналов в большинстве случаев приведет к аномальным ошибкам пеленгования. Поэтому обозначенные условия приема обуславливают необходимость выполнения процедур обнаружения спектральных компонент сигналов, их отождествления по принадлежности к одному и тому же ИРИ, а также оценки «достоверности» пеленгования ИРИ в условиях насыщенной электромагнитной обстановки. Выполнение данных процедур в прототипе не предусмотрено, что является недостатком, так как приводит к снижению показателей эффективности функционирования систем радиомониторинга при определении азимута и угла места на ИРИ с ЛПС в условиях реальной насыщенной электромагнитной обстановки.
2. В процессе полета носитель по различным причинам выполняет воздушные маневры, включая разворот, в процессе выполнения которых результаты пеленгования могут являться недостоверными ввиду значительных изменений углов ориентации летательного аппарата, приводящих к приему радиосигналов за пределами рабочего сектора углов. Однако в прототипе не предусмотрена оценка «достоверности» пеленгования ИРИ, что является недостатком. Реализация данной оценки обеспечит необходимую селекцию результатов пеленгования по показателю достоверности с повышением точности и достоверности пеленгования ИРИ с ЛПС в реальных условиях.
3. В прототипе учитывается наличие межканальной корреляции принимаемых спектральных компонент радиосигналов, обусловленной наличием в реальных условиях внешних помех, при этом матрица ковариации
Figure 00000067
предполагается известной. Однако в большинстве практических ситуаций матрицу
Figure 00000067
можно считать известной лишь с точностью до некоторого скалярного множителя, характеризующего априорно неизвестную интенсивность помех в различных пространственных каналах приема. Используемое в способе-прототипе предположение об известной матрице ковариации является недостатком, существенным образом ограничивающим область применимости и показатели работоспособности в реальных условиях.
Указанные недостатки способа-прототипа обуславливают снижение показателей эффективности его функционирования при реализации в системах радиомониторинга для определения азимута и угла места на наземные ИРИ с ЛПС в реальных условиях насыщенной высокодинамичной электромагнитной обстановки.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение эффективности азимутального пеленгования наземных ИРИ с борта ЛПС многоканальных моноимпульсных обнаружителей-пеленгаторов.
Для решения поставленной задачи в способе обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС), включающем многократный последовательный во времени синхронный прием сигналов во временной области, одновременно попадающих в текущую полосу приема и анализа с выходов всех антенн антенной решетки (АР) в пространственных каналах обнаружителя-пеленгатора (ОП), синхронный перенос на более низкую частоту, синхронное преобразование сигналов во временной области в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора, по каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных – межканальных энергий быстрого преобразования Фурье и накопление энергий путем суммирования их значений, вычисленных по каждому принятому сигналу, и формирование матрицы
Figure 00000068
взаимных энергий, равной произведению
Figure 00000069
накопленной матрицы
Figure 00000070
взаимных энергий сигналов по серии из K>1 измерений и матрицы
Figure 00000071
, обратной к матрице корреляции
Figure 00000067
аддитивного шума, формирование единичного вектора
Figure 00000049
 направления на ИРИ в земной системе координат (СК) по измеренным навигационным параметрам ЛПС, формирование одномерной векторной комплексной диаграммы направленности АР с произвольными структурой и характеристиками направленности антенных элементов (
Figure 00000072
) для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000056
 в земной СК, зависящей от ориентации ЛПС в пространстве, измерение значений пеленгационного рельефа (ПР) для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала, вычисление максимального значения ПР
Figure 00000064
 (φ – угол крена, θ – угол тангажа, ψ – угол рысканья); для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по возможным азимутальным направлениям прихода радиоволны, оценка направления прихода радиоволны для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
, согласно изобретению , выполняют процедуры адаптивного к неизвестной интенсивности шума обнаружения спектральных компонент сигналов и их отождествления по принадлежности к одному и тому же ИРИ, вычисляют значения адаптивного к неизвестной интенсивности шума ПР для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000073
 с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала по формуле:
Figure 00000074
где
Figure 00000075
– матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума;
оценивают «достоверность» пеленгования ИРИ по результатам вычисления и сравнения решающей статистики
Figure 00000076
с порогом h, выбираемым согласно критерию Неймана-Пирсона,
Figure 00000077
; в случае превышения значения решающей статистики порогового значения h, принимают решение о наличии ИРИ с направления
Figure 00000078
 на частоте
Figure 00000079
.
Более универсальным и сообразным физической сущности процесса пеленгования наземного ИРИ с произвольно ориентированного в пространстве ЛПС представляется использование следующих исходных предпосылок:
– задача пеленгования формулируется и решается в одной и той же неподвижной земной СК, в которой определено понятие пеленга на ИРИ и математически корректно его использование для решения задачи определения координат ИРИ триангуляционным способом;
– изменение ориентации ЛПС в пространстве обуславливает соответствующее изменение ориентации АР в земной СК, а вместе с ним – изменение «отклика» АР, характеризуемого ВКДН АР.
Действительно, истинные значения напряжений на выходах АР от принимаемой радиоволны ИРИ, имеющего фиксированный азимут, зависят от углов ориентации АР, что необходимо учитывать посредством преобразования ВКДН АСР (а не результатов пеленгования) в неподвижную СК.
Предлагаемый способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства включает выполнение следующих процедур.
1. Многократный последовательный во времени синхронный прием сигналов во временной области (одновременно попадающих в текущую полосу приема и анализа) с выходов всех антенн АР в пространственных каналах ОП, синхронный перенос на более низкую частоту, синхронное преобразование сигналов во временной области в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора.
2. По каждому спектральному отсчету вычисление канальных и взаимных (межканальных) энергий быстрого преобразования Фурье и накопление энергий путем суммирования их значений, вычисленных по каждому принятому сигналу, и формирование нормированной матрицы
Figure 00000080
взаимных энергий, равной произведению
Figure 00000081
накопленной матрицы
Figure 00000082
взаимных энергий и матрицы
Figure 00000083
, обратной к матрице коэффициентов корреляции
Figure 00000084
аддитивного шума.
Figure 00000085
– матрица взаимных энергий сигналов, «накопленная» по серии из K>1 измерений, с элементами
Figure 00000086
Значение комплексной амплитуды спектральной компоненты преобразования Фурье принимаемого радиосигнала на выходе n-й антенны,
Figure 00000037
 представляет собой сумму комплексных амплитуд радиосигнала ИРИ и шума:
Figure 00000087
где
Figure 00000088
– комплексная амплитуда радиосигнала;
Figure 00000040
 – соответственно азимут и угол места направления на источник излучения;
Figure 00000089
– вектор аддитивного шума;
Figure 00000090
– комплексный отсчет (с порядковым номером nb =0…Nb-1) быстрого преобразования Фурье k-ого сигнала принятого в
Figure 00000043
-м пространственном канале обнаружителя-пеленгатора (совпадающий с номером антенны АР, подключенной ко входу канала);
Figure 00000044
1…N – порядковые номера пространственных каналов обнаружителя-пеленгатора;
k=1…К – порядковый номер принятого сигнала во временной области;
Figure 00000091
– матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума (при отсутствии корреляции шума матрица является диагональной единичной);
Figure 00000046
 – оператор Эрмитова сопряжения,
Figure 00000047
 – обратная матрица,
Figure 00000048
 – оператор следа матрицы.
3. Адаптивное обнаружение спектральных компонент сигналов ИРИ, заключающееся в формировании нормированной матрицы взаимных энергий, по результатам которого одновременно вычисляются суммы диагональных элементов квадрата нормированной матрицы и квадрат суммы диагональных элементов нормированной матрицы, результаты вычислений которых подставляются в формулу решающей статистики и далее сравнивают решающую статистику с порогом, выбираемому по критерию Неймана-Пирсона. [Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Абрамова Е.Л. Сличенко М.П. Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент сигналов источников радиоизлучения. Патент РФ № 2696022 G01S 5/04 ].
4. Адаптивное отождествление спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного ИРИ, заключающееся в формировании нормированной матрицы взаимных энергий, по результатам которого одновременно вычисляются суммы диагональных элементов и произведения сумм диагональных элементов, результаты вычисления которых подставляются в решающую статистику, которая сравнивается с порогом, выбираемым по критерию Неймана-Пирсона [Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Абрамова Е.Л.. Коненков Е.А., Сличенко М.П. Способ адаптивного отождествления спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения. Патент РФ № 2696093 G01S 5/04 ].
5. Формирование единичного вектора
Figure 00000049
 направления на ИРИ в земной СК по измеренным навигационным параметрам ЛПС:
Figure 00000092
Figure 00000093
где
Figure 00000052
 – матрица вращения ЛПС в трехмерном евклидовом пространстве [ГОСТ 20058-80. Динамика летательных аппаратов в атмосфере. Термины, определения и обозначения. М., 1981. № 3913, 52 с. (Издательство стандартов)], зависящая от углов пространственной ориентации: φ – угол крена, θ – угол тангажа, ψ – угол рысканья;
Вектор
Figure 00000053
имеет вид:
Figure 00000094
6. Формирование одномерной ВКДН АР с произвольными структурой и характеристиками направленности антенных элементов
(
Figure 00000095
) для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000056
 в земной СК, зависящей от ориентации ЛПС в пространстве.
В частном случае плоской кольцевой эквидистантной антенной решетки
Figure 00000096
Figure 00000097
n, N – порядковый номер и количество АЭ,
Figure 00000037
;
f – частота ЭМ волны, МГц;
Figure 00000060
– оператор Эрмитово сопряжения.
7. Измерение значений адаптивного к неизвестной интенсивности шума пеленгационного рельефа (ПР) для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала по формуле:
Figure 00000098
Figure 00000099
– ВКДН АР ОП в земной СК, зависящая от истинного азимута на ИРИ и трех углов ориентации ЛПС.
8. Вычисление максимального значения адаптивного к неизвестной интенсивности шума ПР
Figure 00000064
 для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по возможным азимутальным направлениям прихода радиоволны
Figure 00000100
9. Оценка направления прихода радиоволны для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по формуле
Figure 00000101
10. Оценку достоверности результатов пеленгования, включающую проверку выполнение неравенства
Figure 00000102
где h – порог, выбираемый согласно критерию Неймана-Пирсона,
Figure 00000103
. В случае выполнения неравенства результат пеленгования считается достоверным, в противном случае – результат отбраковывается и не используется в последующей обработке наблюдаемых данных.
Предлагаемый способ азимутального обнаружения и пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства лишен перечисленных выше недостатков существующих аналогов, а именно:
1. ПР (4) учитывает пространственную ориентацию ЛПС: крен, тангаж, рысканье (курс). Изменение ориентации ЛПС в пространстве обуславливает соответствующее изменение ориентации АР в земной СК, а вместе с ним – изменение «отклика» АР, характеризуемого ВКДН АР.
2. Решающее правило предлагаемого способа справедливо в случае АР с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов. Это позволяет использовать предлагаемый способ в реальных условиях функционирования обнаружителей-пеленгаторов, когда имеют место взаимные влияния антенн друг на друга.
3. Выражение (4) для ПР учитывает наличие межканальной корреляции, обусловленных наличием в реальных условиях внешних помех, что позволяет при разработке обнаружителей-пеленгаторов проводить анализ достижимых показателей эффективности пеленгования сигналов ИРИ в условиях насыщенной электромагнитной обстановки,
4. Предлагаемый способ лишен ошибок пеленгования связанных с низкой точностью определения угла места на наземный ИРИ на дальностях до ЛПС близких к радиогоризонту.
Предлагаемый способ азимутального обнаружения и пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства лишен перечисленных выше недостатков прототипа, а именно:
1. Предлагаемый способ предполагает выполнение процедур обнаружения спектральных компонент сигналов, их отождествления по принадлежности к одному и тому же ИРИ, а также оценки «достоверности» пеленгования ИРИ в условиях насыщенной электромагнитной обстановки. Выполнение данных процедур позволяет повысить показатели эффективности функционирования систем радиомониторинга при определении азимута и угла места на ИРИ с ЛПС в условиях реальной насыщенной электромагнитной обстановки, характеризуемой насыщенностью и загруженностью радиочастотного спектра.
2. Выполняемая в предлагаемом способе оценка «достоверности» пеленгования ИРИ обеспечивает необходимую селекцию результатов пеленгования (в том числе, в процессе выполнения носителем воздушных маневров, включая разворот, со значительными изменениями углов ориентации летательного аппарата, приводящими к приему радиосигналов за пределами рабочего сектора углов) по показателю достоверности с повышением точности и достоверности пеленгования ИРИ с ЛПС в реальных условиях.
3. Заявляемый способ позволяет учитывать не только наличие межканальной корреляции принимаемых спектральных компонент радиосигналов, обусловленной наличием в реальных условиях внешних помех, но и в отличие от прототипа, является работоспособным в условиях априорно неизвестной интенсивности помех в различных пространственных каналах приема. Показатели эффективности предлагаемого способа, включая характеристики обнаружения, отождествления спектральных компонент сигналов по принадлежности к одному ИРИ и оценивания достоверности результатов пеленгования адаптивны к величине интенсивности помех.
Предлагаемый способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства обеспечивает повышение эффективности пеленгования за счет того, что способ основан на использовании навигационной информации об углах пространственной ориентации АР и преобразовании не результатов пеленгования, а характеристик направленности АР (ВКДН) из связанной подвижной СК в неподвижную СК, связанную с Землей. Это позволяет повысить точность и достоверность азимутального пеленгования наземного ИРИ, и последующего определения координат ИРИ триангуляционным способом. Формула (4) ПР учитывает ориентацию ЛПС в пространстве и межканальную корреляцию радиосигналов, обусловленную наличием в реальных условиях внешних помех, справедлива в случае АР с произвольной структурой и характеристиками направленности антенных элементов.
В частном случае, при нулевых углах крена, тангажа и рысканья (φ – угол крена, θ – угол тангажа, ψ – угол рысканья), формула ПР
Figure 00000104
 (3) принимает вид:
Figure 00000105
Оценка
Figure 00000106
 направления на ИРИ находится как аргумент глобального максимума ПР:
Figure 00000107
.
Таким образом, предлагаемый способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства в частном случае применим при размещении ОП на поверхности Земли, что расширяет область применимости предлагаемого способа.
Схема устройства для реализации предлагаемого способа представлена на фиг. 1, где обозначено:
1 – блок многократного многоканального приема временных реализаций и переноса на более низкую частоту;
2 – блок оцифровки временных реализаций;
3 – блок вычисления преобразования Фурье временных реализаций;
4 – блок вычисления канальных спектров;
5 – блок вычисления взаимных спектров;
6 – блок накопления матриц взаимных энергий;
7 – блок обнаружения спектральных компонент сигналов ИРИ;
8 – блок отождествления спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения;
9 – блок запоминания текущих навигационных параметров ЛПС (крен, тангаж, рысканье);
10 – блок формирования значений единичного вектора
Figure 00000049
 направленности элементов АС в земной системе;
11 – блок формирования ВКДН АР в земной СК;
12 – блок формирования значений ПР;
13 – блок определения максимума ПР;
14 – блок оценки достоверности направления на ИРИ.
Устройство (обнаружитель-пеленгатор) содержит последовательно соединенные блок многократного многоканального приема временных реализаций и переноса на более низкую частоту 1, блок оцифровки временных реализаций 2 и блок вычисления преобразования Фурье временных реализаций 3, выходы которого соединены соответственно с входами блока вычисления канальных спектров 4 и блока вычисления взаимных спектров 5. При этом выходы блоков вычисления канальных спектров 4 и вычисления взаимных спектров 5 соединены с соответствующими входами блока накопления матриц взаимных энергий 6, выход которого через последовательно соединенные блок 7 обнаружения спектральных компонент сигналов ИРИ, блок 8 отождествления спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения, блок запоминания текущих навигационных параметров ЛПС в пространстве 9, блок формирования значений единичного вектора
Figure 00000049
 направленности элементов АС в земной системе 10, блок формирования ВКДН АС в земной СК 11, блок формирования значений ПР 12 и блок определения максимума ПР 13 соединен с входом блока оценки достоверности направления на ИРИ 14, выход которого является выходом устройства .
Устройство для реализации заявляемого способа работает следующим образом.
Блок 1 осуществляет многократный, последовательный во времени синхронный (когерентный) прием временных реализаций с выходов всех антенн АС в пространственных каналах обнаружителя-пеленгатора и когерентный перенос на более низкую частоту. Затем блок 2 синхронно преобразует принятые временные реализации в цифровую форму. В блоке 3 для каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора происходит вычисление отсчетов преобразования Фурье
Figure 00000108
. По каждому из анализируемой пары спектральных отчетов преобразования Фурье с помощью блока 4 выполняется вычисление действительных канальных
Figure 00000109
и параллельно с этим в блоке 5 вычисление комплексных взаимных энергий
Figure 00000110
.
По результатам вычисления блоков 4 и 5 в блоке 6 происходит накопление для каждой пары спектральных отчетов по каждой из принятых временных реализаций канальных и взаимных энергий спектральных компонент путем суммирования их значений, вычисленных по каждой из принятых временных реализаций
Figure 00000111
В блоке адаптивного пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент сигналов 7 формируется нормированная матрица взаимных энергий, по результатам которой одновременно вычисляются суммы диагональных элементов квадрата нормированной матрицы и квадрат суммы диагональных элементов нормированной матрицы, результаты вычислений подставляются в формулу решающей статистики [Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Абрамова Е.Л.. Сличенко М.П. Способ адаптивного пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент сигналов источников радиоизлучения. Патент РФ № 2696022 G01S 5/04 ] и далее сравнивают решающую статистику с порогом, выбираемым по критерию Неймана-Пирсона. В случае превышения порога в блоке 8 спектральные компоненты отождествляются по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения путем формирования нормированной матрицы взаимных энергий, по результатам которой одновременно вычисляются суммы диагональных элементов и произведения сумм диагональных элементов, результаты которых подставляются в решающую статистику, которая сравнивается с порогом, выбираемым по критерию Неймана-Пирсона [Артемов М.Л., Афанасьев О.В., Абрамова Е.Л.. Коненков Е.А., Сличенко М.П. Способ адаптивного отождествления спектральных компонент по принадлежности к сигналу одного источника радиоизлучения. Патент РФ № 2696093 G01S 5/04 ]. В блоке 9 запоминаются текущие навигационные параметры ЛПС (крен, тангаж, рысканье). Далее в блоке 10 формируются значения единичного вектора
Figure 00000049
 направления на ИРИ в земной СК с учетом сформированных в блоке 9 навигационных параметров ЛПС (формула 2). Затем в блоке 11 формируется ВКДН АР (
Figure 00000112
) для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000056
 в земной СК, зависящей от ориентации ЛПС в пространстве по формуле (3). По результатам вычислений в блоке 12 формируются значения пеленгационного рельефа (ПР) для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 с различных направления в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов временных реализаций по формуле (4). В блоке 13 вычисляют максимальное значения ПР
Figure 00000064
 для каждого обнаруженного сигнала на частоте
Figure 00000061
 по возможным направлениям прихода радиоволны по формуле (5). В блоке 14 оценивают на достоверность возможное направление ИРИ по формуле (6). В случае превышения порога, выбираемого по критерию Неймана-Пирсона, направление
Figure 00000113
 принимается за истинное направление ИРИ.
Получены результаты статистического моделирования способа обнаружения и азимутального пеленгования наземных ИРИ с летно-подъемного средства. На фиг. 2 – 4 представлены результаты статистического моделирования для семиэлементной (N=7) эквидистантной кольцевой антенной решетки при отношении радиуса ЭКАР к длине волны
Figure 00000114
 и
Figure 00000115
, при бесконечно большом отношении сигнал/шум. Анализ статистических характеристик распределения решающей статистики, вычисленной по формуле (4), был проведен в пакете моделирования Matlab. Количество накоплений взаимных спектров сигналов полагалось равным 3.
На фиг. 2 представлена азимутальная зависимость функции неопределенности (ФН) – пеленгационного рельефа при бесконечно большом отношении сигнал/шум – в случае ОП с семиэлементной ЭКАР при отношении радиуса решетки к длине волны
Figure 00000114
 (фиг. 1а-4а) и при
Figure 00000115
 (фиг. 1б - 4б). В связанной СК с АР азимут полагался равным 180 град., угол места – 0 град. Сплошная кривая – ФН, построенная с учетом навигационных параметров ЛПС, пунктирная кривая – ФН, построенная без учета ориентации ЛПС в пространстве. Расчеты проведены при следующих значениях углов ориентации ЛПС:
Figure 00000116
 – для рис.1 а,б;
Figure 00000117
 – для рис.2 а,б;
Figure 00000118
 – для рис.3 а,б;
Figure 00000119
 – для рис.4 а,б.
На фиг. 3а – 4а представлены зависимости ФН от азимута и угла места при нулевых углах ориентации ЛПС, отношении радиуса решетки к длине волны
Figure 00000114
 (фиг. 3а) и
Figure 00000120
 (фиг. 4а), на фиг. 3б – 4б приведены азимутальные срезы данных ФН при значениях угла места
Figure 00000121
 (сплошная кривая) и
Figure 00000122
 (пунктирная кривая).
Из приведенных рисунков видно, что с увеличением отношения радиуса решетки к длине волны
Figure 00000123
 и угла прихода радиоволны в плоскости, перпендикулярной плоскости АР, возрастает уровень боковых лепестков ФН, что приводит к повышению вероятности аномальной ошибки пеленгования.
На фигурах 5 и 6 приведена зависимость максимального уровня бокового лепестка (МУБЛ) ФН от отношения радиуса семиэлементной решетки к длине волны
Figure 00000124
 при углах места прихода радиоволны 15 и 20 градусов. Выполнялся поиск МУБЛ в круговом азимутальном секторе от 0 до 360 градусов. Сплошная кривая соответствует способам азимутального пеленгования в СК, связанной с АР, и получена в результате нахождения МУБЛ азимутального срезу двумерной ФН (т.е. при угле места, равном нулю). Пунктирная кривая соответствует предлагаемому способу пеленгования, основанному на преобразовании ВКДН АР в неподвижную СК, связанную с Землей, и получена в результате нахождения максимального уровня бокового лепестка азимутального среза двумерной ФН при истинном угле места.
Видно, что отсутствие преобразования ВКДН АР из связанной СК в неподвижную СК, связанную с Землей, в способах азимутального пеленгования приводит к уменьшению верхней частоты рабочего диапазона частот. Так, при ориентация АР в пространстве, обеспечивающих угол прихода радиоволны 20 градусов в вертикальной плоскости относительно плоскости АР, МУБЛ при
Figure 00000125
= 1,3 увеличивается с 0,68 до 0,82, при
Figure 00000125
= 1,9 увеличивается с 0,82 до 0,94, при
Figure 00000125
= 2,3 увеличивается с 0,82 до 1,0. Таким образом, в указанном случае при значении
Figure 00000125
= 2,3 азимутальное пеленгование становится недостоверным. По критерию: МУБЛ не более 0,82, верхняя частота рабочего диапазона ОП с семиэлементной решеткой уменьшается с 2,86 до 1,3 при ориентации АР в пространстве, обеспечивающих угол прихода радиоволны более 20 градусов в вертикальной плоскости относительно плоскости АР. Применение предлагаемого способа обнаружения и пеленгования позволяет в указанных условиях по этому же критерию обеспечить практически неизменной верхнюю частоту рабочего диапазона.
Таким образом, использование навигационной информации об углах пространственной ориентации АР позволяет осуществлять поиск азимута на ИРИ в криволинейном срезе двумерного азимутально-угломестного пеленгационного рельефа, соответствующем эволюции ориентации вектора направления прихода радиоволны в азимутальном круге при произвольной ориентации ЛПС. Предлагаемый способ пеленгования, основанный на преобразовании ВКДН АР из связанной СК в земную с учетом углов ориентации ЛПС, позволяет повысить точность и достоверность азимутального пеленгования наземного ИРИ, и последующего определения координат ИРИ триангуляционным способом.
Достигаемый технический результат – повышение эффективности азимутального пеленгования наземных ИРИ многоканальным пеленгатором.
Технический результат достигается за счет использования навигационной информации об углах пространственной ориентации АР и преобразовании не результатов пеленгования, а характеристик направленности АР из связанной подвижной СК в неподвижную СК, связанную с Землей. Это позволяет осуществлять пеленгование и поиск азимута на ИРИ в криволинейном срезе двумерного азимутально-угломестного пеленгационного рельефа, соответствующем эволюции ориентации вектора направления прихода радиоволны в азимутальном круге при произвольной ориентации АР, размещенной на ЛПС. Благодаря такому учету информации об ориентации ЛПС обеспечивается повышение точности и достоверности пеленгования наземных ИРИ, и последующего определения координат наземных ИРИ триангуляционным способом.
По результатам пространственно-многоканального обнаружения спектральных компонент радиосигналов ИРИ, отождествления компонент по принадлежности к сигналам одного и того же ИРИ выполняется оценка направления на ИРИ путем глобальной максимизации решающей функции – пеленгационного рельефа, зависящего от ВКДН АР ОП, накопленной в серии измерений матрицы взаимных энергий спектральных компонент сигнала ИРИ и матрицы ковариации аддитивного шума.
ВКДН АР характеризует структуру и характеристики направленности антенных элементов АР в азимутально-угломестной плоскости и определяется в СК, связанной с АР. Ввиду этого, положение глобального максимума пеленгационного рельефа соответствует оценкам углов ориентации единичного вектора направления прихода радиоволны в СК, связанной с АР, и в случае плоской АР – углов ориентации относительно плоскости расположения антенных элементов.
Задачу азимутального пеленгования наземного ИРИ с ЛПС сформулируем следующим образом: по совокупности наблюдаемых данных – комплексных амплитуд напряжений на выходах АР ОП, а также измерений углов ориентации ЛПС в пространстве, необходимо разработать правило принятия решения о справедливой статистической гипотезе: о наличии либо отсутствии радиоволны ИРИ, излучающего с некоторого азимута в неподвижной земной СК (топографической проекции Гаусса-Крюгера).

Claims (4)

  1. Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения (ИРИ) с летно-подъемного средства (ЛПС), включающий многократный последовательный во времени синхронный прием сигналов во временной области, одновременно попадающих в текущую полосу приема и анализа с выходов всех антенн антенной решетки (АР) в пространственных каналах обнаружителя-пеленгатора (ОП), синхронный перенос на более низкую частоту, синхронное преобразование сигналов во временной области в цифровую форму, вычисление отсчетов быстрого преобразования Фурье каждой оцифрованной реализации в каждом пространственном канале обнаружителя-пеленгатора, по каждому спектральному отчету вычисление канальных и взаимных – межканальных энергий быстрого преобразования Фурье и накопление энергий путем суммирования их значений, вычисленных по каждому принятому сигналу, и формирование матрицы
    Figure 00000126
    взаимных энергий, равной произведению
    Figure 00000127
    накопленной матрицы
    Figure 00000128
    взаимных энергий сигналов по серии из K>1 измерений и матрицы
    Figure 00000129
    , обратной к матрице корреляции
    Figure 00000130
    аддитивного шума, формирование единичного вектора k0 направления на ИРИ в земной системе координат (СК) по измеренным навигационным параметрам ЛПС, формирование одномерной векторной комплексной диаграммы направленности АР с произвольными структурой и характеристиками направленности антенных элементов
    Figure 00000131
    для каждого обнаруженного сигнала на частоте
    Figure 00000132
    в земной СК, зависящей от ориентации ЛПС в пространстве, измерение значений пеленгационного рельефа (ПР) для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
    Figure 00000132
    с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала, вычисление максимального значения ПР
    Figure 00000133
    (ϕ – угол крена, θ – угол тангажа, ψ – угол рысканья); для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
    Figure 00000132
    по возможным азимутальным направлениям прихода радиоволны, оценка направления прихода радиоволны для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
    Figure 00000132
    , отличающийся тем, что выполняют процедуры адаптивного к неизвестной интенсивности шума обнаружения спектральных компонент сигналов и их отождествления по принадлежности к одному и тому же ИРИ, вычисляют значения адаптивного к неизвестной интенсивности шума ПР для каждого i-го обнаруженного сигнала на частоте
    Figure 00000132
    с различных азимутальных направлений в земной СК, с учетом межканальной корреляции спектральных отсчетов сигнала по формуле:
  2. Figure 00000134
  3. где
    Figure 00000135
    – матрица коэффициентов межканальной корреляции аддитивного шума;
  4. оценивают «достоверность» пеленгования ИРИ по результатам вычисления и сравнения решающей статистики
    Figure 00000136
    с порогом h, выбираемым согласно критерию Неймана-Пирсона,
    Figure 00000137
    , в случае превышения значения решающей статистики порогового значения h, принимают решение о наличии ИРИ с направления
    Figure 00000138
     на частоте
    Figure 00000132
    .
RU2020103268A 2020-01-27 2020-01-27 Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства RU2732505C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103268A RU2732505C1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020103268A RU2732505C1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2732505C1 true RU2732505C1 (ru) 2020-09-18

Family

ID=72516452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020103268A RU2732505C1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2732505C1 (ru)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760975C1 (ru) * 2021-02-25 2021-12-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника излучения с борта летательного аппарата
RU2764149C1 (ru) * 2021-06-24 2022-01-13 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения
RU2768217C1 (ru) * 2021-06-23 2022-03-23 Акционерное общество Концерн Созвездие Способ адаптивного многоканального обнаружения радиосигналов в условиях помех с неизвестными параметрами
RU2768011C1 (ru) * 2021-06-23 2022-03-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ одноэтапного адаптивного определения координат источников радиоизлучений
RU2773307C1 (ru) * 2021-06-24 2022-06-01 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения географических координат источников радиоизлучения в многоцелевой обстановке

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434239C1 (ru) * 2010-05-17 2011-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Способ пеленгования источника радиосигнала и устройство для его реализации
CN104280720A (zh) * 2014-10-23 2015-01-14 西安电子科技大学 前视机载雷达发射方向图的设计方法
CN104808178A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 西安电子科技大学 一种机载雷达发射方向图设计方法
EP3022573A1 (fr) * 2013-07-19 2016-05-25 Thales Dispositif de detection de signaux electromagnetiques
RU2610150C1 (ru) * 2016-03-29 2017-02-08 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата
RU2620130C1 (ru) * 2016-03-28 2017-05-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ амплитудного двухмерного пеленгования
RU2638177C1 (ru) * 2016-06-29 2017-12-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения координат источника радиоизлучений с борта летательного аппарата по двум азимутальным пеленгам
RU2696095C1 (ru) * 2019-02-20 2019-07-31 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ двухмерного моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучений
WO2019155625A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 レーダ装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2434239C1 (ru) * 2010-05-17 2011-11-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" Способ пеленгования источника радиосигнала и устройство для его реализации
EP3022573A1 (fr) * 2013-07-19 2016-05-25 Thales Dispositif de detection de signaux electromagnetiques
CN104808178A (zh) * 2014-01-23 2015-07-29 西安电子科技大学 一种机载雷达发射方向图设计方法
CN104280720A (zh) * 2014-10-23 2015-01-14 西安电子科技大学 前视机载雷达发射方向图的设计方法
RU2620130C1 (ru) * 2016-03-28 2017-05-23 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ амплитудного двухмерного пеленгования
RU2610150C1 (ru) * 2016-03-29 2017-02-08 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения координат наземного источника радиоизлучения при радиопеленговании с борта летательного аппарата
RU2638177C1 (ru) * 2016-06-29 2017-12-12 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") Способ определения координат источника радиоизлучений с борта летательного аппарата по двум азимутальным пеленгам
WO2019155625A1 (ja) * 2018-02-09 2019-08-15 三菱電機株式会社 レーダ装置
RU2696095C1 (ru) * 2019-02-20 2019-07-31 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ двухмерного моноимпульсного пеленгования источников радиоизлучений

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
АРТЕМОВА Е.С., СЛИЧЕНКО М.П. Азимутальное пеленгование наземных источников радиоизлучения при размещении плоской антенной решетки произвольной конфигурации на летательном аппарате // Антенны, 2019 г., N.3, сс.53-61. *
АРТЕМОВА Е.С., СЛИЧЕНКО М.П. Азимутальноепеленгование наземных источников радиоизлучения при размещении плоской антенной решеткипроизвольной конфигурации на летательном аппарате // Антенны, 2019 г., N.3, сс.53-61. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2760975C1 (ru) * 2021-02-25 2021-12-02 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ определения местоположения источника излучения с борта летательного аппарата
RU2768217C1 (ru) * 2021-06-23 2022-03-23 Акционерное общество Концерн Созвездие Способ адаптивного многоканального обнаружения радиосигналов в условиях помех с неизвестными параметрами
RU2768011C1 (ru) * 2021-06-23 2022-03-23 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ одноэтапного адаптивного определения координат источников радиоизлучений
RU2764149C1 (ru) * 2021-06-24 2022-01-13 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Угломерно-корреляционный способ определения местоположения наземных источников радиоизлучения
RU2773307C1 (ru) * 2021-06-24 2022-06-01 Акционерное общество "Концерн "Созвездие" Способ определения географических координат источников радиоизлучения в многоцелевой обстановке

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2732505C1 (ru) Способ обнаружения и азимутального пеленгования наземных источников радиоизлучения с летно-подъемного средства
US7916068B2 (en) Generalized inner product method and apparatus for improved detection and discrimination
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
US10317520B2 (en) Radar system
US8378885B2 (en) Device and method for locating a mobile approaching a surface reflecting electromagnetic waves
RU2440588C1 (ru) Способ пассивного радиомониторинга воздушных объектов
CN107121670A (zh) 一种基于合成孔径雷达的反无人机防御***
CN108462545B (zh) 一种基于单接收站的电离层foF2参数重构方法
Inggs et al. Planning and design phases of a commensal radar system in the FM broadcast band
RU2373551C1 (ru) Способ измерения угловых координат нескольких объектов в многоканальных доплеровских рлс
EP4050364A1 (en) Radar detection using angle of arrival estimation based on scaling parameter with pruned sparse learning of support vector
US20180341006A1 (en) Radar signal processing device
RU2661357C1 (ru) Способ обзорной пассивной однопозиционной моноимпульсной трёхкоординатной угломерно-разностно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов
RU2275649C2 (ru) Способ местоопределения источников радиоизлучения и пассивная радиолокационная станция, используемая при реализации этого способа
RU2510618C2 (ru) Способ определения координат источника радиоизлучения с борта летательного аппарата
RU2768011C1 (ru) Способ одноэтапного адаптивного определения координат источников радиоизлучений
US10422644B2 (en) Method for improving target location accuracy in a direction finding system
RU119126U1 (ru) Устройство повышения углового разрешения амплитудной суммарно-разностной моноимпульсной системы
RU2620130C1 (ru) Способ амплитудного двухмерного пеленгования
RU2444756C1 (ru) Способ обнаружения и локализации воздушных объектов
RU2405166C2 (ru) Способ определения местоположения передатчика переносным пеленгатором
RU2523650C2 (ru) Способ однопунктного определения местоположения источника коротковолнового излучения
RU2294546C2 (ru) Способ идентификации радиоизлучения
RU2567850C1 (ru) Способ пеленгования воздушного объекта
RU2603971C1 (ru) Способ измерения углов в фазовых многошкальных угломерных системах и устройство, его реализующее