пеленгатор сканирующих источников
Классы МПК: | G01S3/10 способы и устройства для уменьшения или компенсации ошибок в определении пеленга, расположения и тому подобных ошибок |
Автор(ы): | Бабушкин Л.Н. |
Патентообладатель(и): | Томский институт автоматизированных систем управления и радиоэлектроники |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-06-15 публикация патента:
27.02.1997 |
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиомаячных системах навигации. Использование пеленгатора позволяет повысить точность пеленгования источников в рассеивающих средах, во-первых, за счет уменьшения смещения оценки пеленга путем исключения априорной неопределенности в пеленгационной чувствительности и, во-вторых - за счет снижения флуктуационной составляющей ошибки вследствие адаптивной максимизации пеленгационной чувствительности посредством перестройки углового разнесения диаграмм направленности (ДН). Пеленгатор содержит антенну с регулируемым угловым разнесением двух ДН, управляющим величиной этого разнесения входом и с двумя выходами, каждый из которых через последовательно соединенные логарифмический приемник и измеритель максимума пачки подключен к соответствующим входам вычитателя, измеритель несовпадения пачек, включенный между выходами логарифмических приемников, измеритель угловой скорости сканирования и измеритель ширины пачки, входы которых соединены с выходом логарифмического приемника, первый умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя несовпадения пачек, второй умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя ширины пачки, вычислитель пеленгационной чувствительности, к соответствующим входам которого подключены выходы умножителей, устройство задержки, вычислитель квадратного корня, два делителя и индикатор, подключенный к выходу второго делителя, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, причем, выход первого делителя через последовательно соединенные вычислитель квадратного корня и устройство задержки соединен с первым входом первого делителя и соответствующим входом вычислителя пеленгационной чувствительности, выход которого соединен с вторыми входами делителей, выход вычислителя квадратного корня и управляющий величиной углового разнесения вход антенны - соединены, вычислитель пеленгационной чувствительности выполнен в виде реализующем вычисление по формуле:
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404t.gif)
где
- значение пеленгационной чувствительности;
ap - напряжение на выходе устройства задержки;
p - напряжение на выходе первого умножителя;
k - единичный масштабный коэффициент имеющий размерность B-1;
ог - напряжение на выходе второго умножителя;
и,
- известные напряжения пропорциональные ширине ДН, соответственно, источника и пеленгатора. 1 ил.
Рисунок 1
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404t.gif)
где
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
ap - напряжение на выходе устройства задержки;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/946.gif)
k - единичный масштабный коэффициент имеющий размерность B-1;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
Формула изобретения
Пеленгатор сканирующих источников, содержащий антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых подключен к логарифмическому приемнику, и вычитатель, отличающийся тем, что антенна выполнена с регулируемым угловым разнесением диаграмм направленности и с управляющим величиной углового разнесения входом, а также введены два измерителя максимумов пачки, каждый из которых включен между выходом логарифмического приемника и входом вычитателя, измеритель несовпадения пачек, включенный между выходами логарифмических приемников, измеритель угловой скорости сканирования и измеритель ширины пачки, входы которых соединены с выходом логарифмического приемника, первый умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя несовпадения пачек, второй умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя ширины пачки, вычислитель пеленгационной чувствительности, к соответствующим входам которого подключены выходы умножителей, устройство задержки, вычислитель квадратного корня, два делителя и индикатор, подключенный к выходу второго делителя, первый вход которого соединен с выходом вычитателя, причем выход первого делителя через последовательно соединенные вычислитель квадратного корня и устройство задержки соединен с первым входом первого делителя и соответствующим входом вычислителя пеленгационной чувствительности, выход которого соединен с вторыми входами делителей, выход вычислителя квадратного корня и управляющий величиной углового разнесения вход антенны соединены, вычислитель пеленгационной чувствительности выполнен в виде, реализующем вычисление![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-18t.gif)
где
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
ap напряжение на выходе устройства задержки;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/946.gif)
к единичный масштабный коэффициент, имеющий размерность В-1;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться в радиомаячных системах навигации. Известные амплитудные радиопеленгаторы содержат антенну, формирующую две одинаковые, разнесенные по углу диаграммы направленности (ДН) и два логирифмических приемника соединенных с вычитателем. Наиболее близким к рассматриваемому пеленгатору можно считать пеленгатор [1] содержащий антенну с двумя одинаковыми, разнесенными по углу ДН и с двумя выходами, каждый из которых через логарифмический приемник соединен с входом вычитателя. Оценка пеленга в таком пеленгаторе при неследящем пеленговании производится по измеренному значению разностной амплитуды на выходе вычитателя и ее априори известной зависимости от пеленга пеленгационной характеристике (ПХ), предполагающейся линейной в некотором секторе пеленгования. Крутизна ПХ, определяющая пеленгационную чувствительность (ПЧ) такого пеленгатора обратно пропорциональна квадрату ширины его ДН. Наличие рассеивающей среды нарушает когерентность поля в месте приема и вызывает известное расширение ДН антенн (см. напр. [2]). Степень подобного расширения может достигать полутора-двух раз, что является причиной трехкратного и более снижения ПЧ по сравнению с ее значением в когерентном поле. Использование в этих условиях для определения пеленга значения ПЧ справедливого для когерентного поля приводит в известном пеленгаторе к появлению дополнительных ошибок к смещению и увеличению флуктуаций оценок пеленга, возрастающих, как известно, при уменьшении крутизны пеленгационной характеристики. Пеленгатор сканирующих источников позволяет повысить точность их пеленгования в рассеивающих средах. Для этого в пеленгаторе сканирующих источников, содержащем антенну с двумя разнесенными по углу диаграммами направленности и с двумя выходами, каждый из которых подключен к логарифмическому приемнику и вычитатель, антенна выполнена с регулируемым угловым разнесением диаграмм направленности и с управляющим величиной углового разнесения входом, а также введены следующие элементы. Для измерителя максимума пачки, каждый из которых включен между выходом логарифмического приемника и входом вычитателя, измеритель несовпадения пачек, включенный между выходами логарифмических приемников. Измеритель угловой скорости сканирования и измеритель ширины пачки, входы которых соединены с выходом логарифмического приемника. Первый умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя несовпадения пачек. Второй умножитель, входы которого соединены с выходом измерителя угловой скорости сканирования и выходом измерителя ширины пачки. Вычислитель пеленгационной чувствительности, к соответствующим входам которого подключены выходы умножителей. Устройство задержки, вычислитель квадратного корня, два делителя и индикатор, подключенный к выходу второго делителя, первый вход которого соединен с выходом вычитателя. Причем, выход первого делителя через последовательно соединенные вычислитель квадратного корня и устройство задержки соединен с первым входом первого делителя и соответствующим входом вычислителя пеленгационной чувствительности, выход которого соединен с вторыми входами делителей. Выход вычислителя квадратного корня и управляющий величиной углового разнесения вход антенны соединены. Вычислитель пеленгационной чувствительности обеспечивает ее вычисление по формуле:![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-3t.gif)
где
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
ap напряжение на выходе устройства задержки;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/946.gif)
k единичный масштабный коэффициент, имеющий размерность B-1;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-4t.gif)
где Um1, Um2 амплитуды максимумов пачек, образованных вращением ДН источника;
ap величина углового разнесения ДН пеленгатор;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-5t.gif)
крутизна ПХ пеленгационная чувствительность пеленгатора. Из (1) и (2) следует обычно используемый алгоритм пеленгования:
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-6t.gif)
Для частично когерентного поля в месте приема выражение для ПЧ можно представить в виде
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-7t.gif)
где
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
qэ эффективная ширина ДН пеленгатора существующая в данных условиях распространения. Аналогично (3), пеленг:
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-8t.gif)
В общем случае
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-9t.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-10t.gif)
где
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/946.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074210/937.gif)
угловой эквивалент величины несовпадения (задержки) пачек;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074210/937.gif)
qог=
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074210/937.gif)
угловой эквивалент длительности (ширины) пачек на уровне 3 дБ от максимума;
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-11t.gif)
Использование алгоритма (9), позволяющего исключить априорную неопределенность в ПЧ и уменьшить вследствие этого смещение оценки пеленга, не снижает в то же время флуктуационную составляющую ошибки пеленгования, возрастающую при снижении ПЧ. Эту ошибку, очевидно, можно уменьшить повысив ПЧ (то есть
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-12t.gif)
откуда требуемое в данных, конкретных условиях распространения радиоволн угловое разнесение ДН пеленгатора должно удовлетворять равенству:
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-13t.gif)
Очевидно, возрастание
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-14t.gif)
где m определено в (6). В этом рекуррентном соотношении, описывающем процесс адаптивной перестройки углового разнесения,
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-15t.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/945.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/964.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074210/937.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/945.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/920.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/945.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074040/956.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074163/957.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-16t.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074404/2074404-17t.gif)
![пеленгатор сканирующих источников, патент № 2074404](/images/patents/398/2074032/945.gif)
Класс G01S3/10 способы и устройства для уменьшения или компенсации ошибок в определении пеленга, расположения и тому подобных ошибок