Спосіб пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу

Винахід відноситься до галузі вимірювальної техніки, а точніше до способів пасивної локації джерел просторових сигналів, наприклад, звукових коливань, електромагнітних хвиль, в яких координати джерела сигналу встановлюють, як точку перетину пеленгів або геометричних місць точок можливого знаходження джерела сигналу, кожний з яких визначається для пари просторово рознесених точок прийому по відомих швидкості просторового розповсюдження сигналу V, координатах цих точок прийому сигналу та різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок прийому сигналу. Характерною особливістю даного винаходу є квазіперіодичний часово-просторовий характер сигналу від джерела, який є типовим для широкого класу періодично працюючих джерел сигналу, таких як двигуни, маяки, просторові маркери. Такі сигнали характеризуються не тільки періодичністю, але й можливими широкосмуговістю та наявністю випадкової складової. Відомий спосіб пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу, згідно якого визначають період повторення сигналу ТП, сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела, визначають координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження сигналу, а різницю часів розповсюдження сигналу до точок прийому сигналу для пар точок прийому визначають по випадковим складовим зареєстрованих сигналів [Патент США №5099456, МПК G01S3/80 від 24.03.1992р.]. Однак в цьому способі пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу визначення різниці часів розповсюдження сигналу до точок прийому для пар точок прийому по випадковим складовим зареєстрованих сигналів обмежується самою наявністю випадкової складової. Наприклад, для джерела квазіперіодичного сигналу типу двигуна, при його доброму технічному стані, величина випадкової складової сигналу, у порівнянні з середнім рівнем загального сигналу та з сигналами зовнішніх завад, може бути недопустимо малою, щоб забезпечити можливість технічної реалізації даного способу пасивної локації. Найбільш близьким до винаходу є спосіб пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу, згідно якого визначають період повторення сигналу ТП, сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела, визначають різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому, визначають координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження сигналу V. Точки прийому сигналу розташовують на просторово жорсткій базі, причому просторовий рознос для одної пари точок встановлюють малий рознос, менший V×ТП, а для іншої пари точок прийому встановлюють великий рознос, більший V×ТП. Базу розташування точок прийому сигналу зміщують у просторі та визначають різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до відповідних точок прийому відповідно просторовому зміщенню бази по інтерференції сигналів зареєстрованих у відповідних точках прийому сигналу. При цьому точне, але багатозначне визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до відповідних точок прийому здійснюють по зареєстрованим сигналам у просторових точках прийому з великим розносом, а усунення багатозначності здійснюють по зареєстрованим сигналам у просторових точках прийому з малим розносом [Патент США №4734702, МПК G01S5/02 від 29.03.1988 р.]. Однак в даному способі пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до відповідних точок прийому сигналу є технічно складною та недостатньо надійною з точки зору усунення багатозначності, що обумовлюється фіксованим їх розташуванням на жорсткій базі і обмежує можливість визначення координат джерел сигналів з різними періодами повторення при збереженні точності визначення координат джерел сигналу. Крім того, застосування інтерференційних способів визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до відповідних точок прийому сигналу обмежує можливість використання цього способу для сигналів широкосмугових та з випадковою складовою. В основу винаходу поставлено задачу створення способу пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу незалежного від періоду повторення сигналу, його можливої широкосмуговості та наявності випадкової складової з можливістю визначення координат джерела сигналу однозначно та з наперед заданою точністю. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу, згідно якого визначають період повторення сигналу ТП, сигнал приймають та реєструють у парах просторово рознесених точок з відомими координатами, кількість пар точок прийому сигналу встановлюють не менше розмірності системи координат, що використовується для відображення розташування точок прийому сигналу та його джерела, визначають різниці часів розповсюдження сигналів від джерела до точок прийому сигналу для пар точок прийому, визначають координати джерела за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження сигналу V, згідно з винаходом, визначають похибку визначення періоду повторення сигналу ( ) DТ П , встановлюють просторовий рознос d для пар точок прийому сигналу за умови di £ V × Т П - DТ П , де і i номер пари точок, визначають для цих пар точок відповідні їм різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та їх по хибки визначення при синхронній реєстрації сигналів у точках прийому, визначають координати джерела та їх похибки визначення, порівнюють величини цих похибок з відомими заданими значеннями і при умові перевищення величинами похибок заданих значень починають цикл уточнення координат джерела, для чого збільшують просторовий рознос між парами точок прийому сигналу та визначають очікувані TO DТ Oi i P по координатам різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до точок кожної пари P та їх похибки джерела звуку, їх похибкам, швидкості звуку та відомим поточним координатам точок прийому, збільшення просторового розносу між парами точок припиняють при виконанні умови, що DT Oi = TП - DТ П P , після чого реєструють сигнали в цих точках прийому з часом затримки між часами початку реєстрації сигналів у точках прийому рівним DТ Oi , визначають для цих пар точок відповідні їм різниці часових затримок зареєстрованих сигналів у цих точках t i , та їх похибки визначення Dt i , а різницю часу розповсюдження сигналу від джерела до P T i = TO + t i DTP i = Dt 1 P цих точок прийому визначають, як P , та її похибку , знову визначають координати джерела та їх похибки визначення, порівнюють величини цих похибок з відомими заданими значеннями. Визначення похибки визначення періоду повторення сигналу D TП дозволяє встановити первинний просторовий рознос між парами точок прийому при невідомих координатах джерела сигналу найбільшої ( ) d = V × Т П - DТ П величини i , де і - номер пари точок, при гарантованій відсутності періодичної просторово часової неоднозначності визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до даних точок прийому для любої величини періоду повторення сигналу ТП. Пряме часове визначення різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до точок прийому, наприклад, кореляційними способами по сигналах зареєстрованих у парі TП - D Т П точок прийому на інтервалах часу рівних , дає можливість визначення координат джерела квазіперіодичного сигналу, як широкосмугового, так і з випадковою складовою. Синхронна реєстрація сигналів d = V × Т П - DТ П при відомих просторових розносах i пар точок їх прийому і їх відомих координатах та визначенні відповідних цим парам точок прийому різниць часів розповсюдження сигналу від джерела до точок прийому та величин їх по хибок дозволяє первинно визначити координати джерела сигналу та їх по хибки. Порівняння визначених похибок координат джерела сигналу з відомими заданими значеннями, що обумовлюють потрібну точність визначення координат джерела сигналу, дає можливість прийняти рішення про доцільність уточнення цих координат при перевищенні величинами похибок визначення координат заданих значень. Таке уточнення координат джерела сигналу можливо проводити циклічно при збільшенні просторового розносу між точками прийому сигналу та при однозначному визначенні різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до точок прийому без втрати точності її визначення. Для цього в поточному циклі уточнення координат джерела сигналу збільшують просторовий рознос між парами точок прийому сигналу та визначають очікувані різниці часів ( ) O TO DTPi розповсюдження сигналу від джерела до точок кожної пари Pi та їх похибки по координатам джерела звуку, їх похибкам, швидкості звуку та відомим поточним координатам точок прийому і припиняють збільшення O DTPi = TП - DТ П просторового розносу між парами точок при виконанні умови, що , після чого реєструють сигнали в цих точках прийому з часом затримки між часами початку реєстрації сигналів у точках прийому рівним O TPi , визначають для цих пар точок відповідні їм різниці часових затримок зареєстрованих сигналів у ци х точках t i , та їх похибки визначення Dt i , а різницю часу розповсюдження сигналу від джерела до цих точок прийому O T = TPi + ti визначають, як Pi , та її похибку DTPi = Dt i , знову визначають координати джерела та їх похибки визначення, порівнюють величини цих похибок з відомими заданими значеннями. Спосіб пасивної локації джерела квазіперіодичного сигналу здійснюють у наступній послідовності. Спочатку визначають період повторення сигналу від джерела Т та величину похибки його визначення D TП , після чого П ( ) d = V × Т П - DТ П встановлюють просторовий рознос d1 для пар точок прийому сигналу за умови i , де і - номер пари точок, визначають для цих пар точок відповідні їм різниці часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та їх по хибки визначення при синхронній реєстрації сигналів у точках прийому. Визначають координати джерела та їх похибки визначення за відомими координатами пар точок прийому, відповідним цим точкам різницям часів розповсюдження сигналу від джерела до цих точок та відомій швидкості розповсюдження сигналу V. Порівнюють визначені величини похибок визначення координат джерела сигналу з відомими заданими величинами, які обумовлюють задану точність визначення координат джерела, і у випадку перевищення величинами цих похибок заданих значень починають цикл уточнення координат джерела сигналу. Для цього збільшують просторовий рознос між парами точок прийому сигналу та визначають очікувані різниці часів O TO DTPi розповсюдження сигналу від джерела до точок кожної пари Pi та їх похибки по координатам джерела звуку, їх похибкам, швидкості звуку та відомим поточним координатам точок прийому і припиняють збільшення O DTPi = TП - DТ П просторового розносу між парами точок при виконанні умови, що , після чого реєструють сигнали в цих точках прийому з часом затримки між часами початку реєстрації сигналів у точках прийому рівним O TPi , визначають для цих пар точок відповідні їм різниці часових затримок зареєстрованих сигналів у ци х точках t i , та їх похибки визначення Dt i , а різницю часу розповсюдження сигналу від джерела до цих точок прийому O T = TPi + ti визначають, як Pi , та її похибку DTPi = Dt i , знову визначають координати джерела та їх похибки визначення, порівнюють величини цих похибок з відомими заданими значеннями. Якщо поточні похибки визначення координат джерела сигналу перевищують відомі задані значення, то починають наступний цикл уточнення координат джерела сигналу. Якщо ж поточні величини похибок визначення координат джерела сигналу не перевищують відомих заданих значень, то приймають рішення, що координати джерела сигналу визначені із з заданою точністю.