Спосіб цифрового кореляційного радіопеленгування

Спосіб цифрового кореляційного радіопеленгування, за яким радіовипромінювання приймають двома нерухомими, рознесеними у просторі антенами з подальшою попередньою селекцією, когерентним перетворенням частоти в межах смуги пропускання та підсиленням у двох радіоканалах, які настроюють на задану робочу частоту, визначають їх взаємно кореляційну функцію для усіх можливих значень компенсуючого параметра, який регулюють в одному з радіоканалів, та знаходять його екстремальне значення, що відповідає максимальному значенню взаємно кореляційної функції, після чого за визначеним екстремальним значенням компенсуючого параметра з урахуванням просторового розміщення антен визначають C2 2 (19) 1 3 90619 Похибка компенсації виникає внаслідок того, що повна компенсація відмінностей сигналів двох радіоканалів шляхом затримки сигналу на проміжній частоті неможлива. В результаті цього, визначення екстремального значення часу затримки, а, отже, і напрямку на джерело радіовипромінювання буде здійснюватися із значною похибкою. Похибка невизначеності зумовлена тим, що здійснення пошуку екстремального значення компенсуючого параметру відбувається на проміжній частоті в умовах апріорної невизначеності середньої частоти сигналу. Таким чином, суттєвим недоліком способупрототипу є низька точність пеленгування. В основу винаходу покладено задачу вдосконалення способу цифрового кореляційного радіопеленгування шляхом використання комплексного спектрального аналізу підсилених радіоканалами радіосигналів на проміжній частоті та проведення обробки спектрів радіосигналів з використанням операцій відновлення робочої частоти і регулювання в одному з радіоканалів компенсуючого параметра, яким є лінійно-частотний фазовий зсув, вже на робочій частоті, щоб забезпечити усунення похибки компенсації та похибки невизначеності, а, отже, суттєво підвищити точність пеленгування. Поставлена задача вирішується тим, що в способі цифрового кореляційного радіопеленгування, згідно з винаходом, підсилені радіоканалами на проміжній частоті радіосигнали перетворюють в цифрову форму та визначають їх комплексні частотні спектри, після чого здійснюють їх зсув по частоті зі смуги проміжної частоти у смугу робочої частоти шляхом додавання до значень частот їх спектральних складових значення частотного зсуву, що дорівнює різниці між заданою робочою частотою настроювання радіоканалів та проміжною частотою, потім здійснюють регулювання компенсуючого параметра одного з радіоканалів, в якості якого використовують лінійно-частотний фазовий зсув для усіх можливих його значень, та здійснюють перетворення зсунутого комплексного частотного спектра сигналу відповідного радіоканалу шляхом додавання до його фазочастотної складової лінійно-частотного фазового зсуву в межах смуги робочої частоти, потім визначають дискретну взаємно кореляційну функцію зсунутих перетвореного та не перетвореного комплексних частотних спектрів радіосигналів та відповідне її максимальному значенню екстремальне значення лінійно-частотного фазового зсуву, за яким з урахуванням просторового розміщення антен і визначають напрямок на джерело радіовипромінювання. Як відомо [2], похибку компенсації доцільно аналізувати в частотній області визначення з використанням фазочастотних спектрів сигналів, що приймають, для усіх частот в межах смуги прийому на проміжній частоті за формулою: s де: s 1 s ПЧ , ПЧ - похибка компенсації; (1) 4 - колова частота, значення якої лежить в межах смуги проміжної частоти; s - час затримки сигналу між двома антена ми; s В Н / 2 - середня частота смуги прийому, що є робочою частотою; Н , В - відповідно нижня та верхня межа смуги робочої частоти; ПЧ - проміжна частота. Характерною особливістю запропонованого методу пеленгування є забезпечення рівності частот спектральних складових сигналів, що обробляють, їх частотам у смузі робочої частоти. Це забезпечується зсувом по частоті спектрів сформованих радіоканалами сигналів таким чином, щоб зсунута проміжна частота ПЧзсун. дорівню вала б середній частоті s смуги робочої частоти, = s . За цих умов похибка комПЧзсун. пенсації за рівнянням (1) буде дорівнювати нулю для усіх частот у межах смуги пропускання радіоканалів: = 0 при (2) Н; В . В результаті забезпечується повна максимально можлива компенсація відмінностей прийнятих радіосигналів при визначенні пеленга на джерело. Як відомо [3], похибка невизначеності визначається згідно рівняння: 1 K s / ПЧ (3) s ЛЗ.р . K K s / ПЧ де: s - похибка невизначеності; тобто K ти; s - коефіцієнт перетворення частоПЧ s s - відхилення частоти сигналу від заданої робочої частоти каналів прийому; ЛЗ.р - екстремальне значення компенсуючої затримки, що забезпечує максимальне значення взаємно кореляційної функції на проміжній частоті. В запропонованому способі похибка невизначеності усувається завдяки тому, що спектральний аналіз прийнятих радіоканалами сигналів та зсув по частоті їх комплексних спектрів виконують таким чином, щоб коефіцієнт K дорівнював одини s 1. ПЧ.зсун Саме операції спектрального аналізу на проміжній частоті і зсуву по частоті комплексних спектрів прийнятих радіоканалами радіосигналів забезпечують такі умови, що похибка невизначеності незалежно від абсолютного значення робочої частоти as та відхилення частоти сигналу від робочої частоти каналів прийому при K =1 буде дорівнювати нулю: (4) s =0 при K =1. ці: K 5 90619 Таким чином, запропонований спосіб цифрового кореляційного радіопеленгування із попереднім зсувом по частоті спектрів прийнятих сигналів у смугу робочої частоти і подальшою реалізацією компенсації їх відмінностей забезпечує повне усунення похибок компенсації та. невизначеності з відповідним суттєвим підвищенням точності пеленгування. Заявлений спосіб цифрового кореляційного радіопеленгування виконують в такій послідовності. 1. Радіовипромінювання S(t) джерела приймають двома нерухомими, рознесеними у просторі антенами з подальшою попередньою селекцією, когерентним перетворенням частоти в межах смуги пропускання та підсиленням у двох радіоканалах, які настроюють на задану робочу частоту. 2. Підсилені радіоканалами на проміжній частоті ПЧ радіосигнали S1(t) і S2(t) перетворюють в цифрову форму, отримуючи два масиви S1(n) і S2(n) пo Ns відліків у кожному масиві. Перетворення проводять з періодом Тд дискретизації, який обирають мінімально можливим для заданого значення рівня завадозахищеності з урахуванням ширини спектра сигналу на проміжній частоті в смузі [ Н.ПЧ ; В.ПЧ ]. 3. Для двох накопичених масивів S1(n) і S2(n) відліків визначають їх комплексні частотні спектри S1(j ПЧ.k ) і S2(j ПЧ.k ), наприклад, за алгоритмом 6 швидкого перетворення Фур'є, і формують у вигляді двох масивів значень амплітудного та фазового спектрів: S1(j ПЧ.k )=A1( ПЧ.k ).exp(j S2.В(j k )=A2( ПЧ.k + ЗС ) exp(j 2 ( ПЧ.k + ЗС ))= A2( S.k ).exp(j (7) ПЧ.Н + ЗС = Н , ПЧ.В + ЗС = В де ПЧ.Н , ПЧ.В - відповідно нижня та верхня межі смуги проміжної частоти. 5. Здійснюють регулювання компенсуючого параметра одного з радіоканалів, в якості якого використовують лінійно-частотний фазовий зсув для усіх можливих його значень: (8) n ( S.k ) S.k n , де: n ( S.k ) - n-те частотного фазового зсуву; значення лінійно ПЧ.k )) (5) S2(j ПЧ.k )=A2( ПЧ.k ).exp(j 2 ( ПЧ.k )), де: А1( ПЧ.k ), А2( ПЧ.k ) - масиви значень амплітудних спектрів вихідних радіосигналів відповідно першого та другого радіоканалів; ( 1 ( ПЧ.k ) i ( 2 ( ПЧ.k ) - масиви значень фазових спектрів вихідних сигналів відповідно першого та другого радіоканалів; 2 Fд k - частота k-ої спектральної ПЧ.k Ns складової, k [0;Ns-1]; Fд - частота дискретизації вихідних сигналів радіоканалів. 4. Здійснюють зсув по частоті сформованих комплексних частотних спектрів радіосигналів зі смуги проміжної частоти у смугу робочої частоти шляхом додавання до значень частот ПЧ.k їх спектральних складових значення частотного зсуву ЗС , що дорівнює різниці між робочою частотою настроювання радіоканалів та проміжною частотою: S1.В(j k )=A1( ПЧ.k + ЗС ) exp(j 1 ( ПЧ.k + ЗС ))= A1( S.k ).exp(j 1 ( S.k )) де: S1.B(j k ),S2B(j k ) - зсунуті у смугу робочої частоти комплексні частотні спектри вихідних радіосигналів відповідно першого та другого радіоканалів; А1( ПЧ.k + ЗС ), А2( ПЧ.k + ЗС ) - масиви значень зсунутих у смугу робочої частоти амплітудних спектрів вихідних радіосигналів відповідно першого та другого радіоканалів; 1 ( ПЧ.k + ЗС ), 2 ( ПЧ.k + ЗС ) - масиви значень зсунутих у смугу робочої частоти фазових спектрів вихідних радіосигналів відповідно першого та другого радіоканалів. При цьому справедливі рівності: ПЧзсун. = ПЧ + ЗС = S 1( 2 (6) ( S.k )), S.k - значення частоти k-ої спектральної складової радіосигналу, ще лежить в межах смуги робочої частоти; n - n-те значення коефіцієнту, граничні значення якого дорівнюють {-d/c;d/c}; d - антенна база; с - швидкість світла. 6. Для усіх можливих значень лінійночастотного фазового зсуву n ( S.k ) здійснюють перетворення зсунутого комплексного частотного спектра сигналу відповідного радіоканалу, наприклад, другого S2B(j k ), шляхом додавання до його фазочастотної складової 2 ( S.k ) лінійночастотного фазового зсуву n ( S.k ) в межах смуги робочої частоти [ H ; B ]: (9) 2n ( S.k ) 2 S.k n ( S.k ) , де 2n ( S.k ) - значення фазочастотної складової перетвореного комплексного частотного спектра сигналу. В результаті отримують перетворений комплексний частотний спектр S2n(j S.k ) другого радіоканалу на робочій частоті S . 7. Для усіх можливих значень лінійночастотного фазового зсуву визначають дискретну 7 90619 взаємно кореляційну функцію K12(j S.k ) зсунутих перетвореного комплексного частотного спектра S2n(j S.k ) другого радіосигналу та неперетворено K12 j S.k Re Re Ns 1 Re A1 S.k A 2 K 0 Ns 1 A1 S.k A 2 K 0 S.k exp j 1( S.k ) exp j 2n ( S.k ) (10) S.k exp j( 2 ( S.k ) S.k cos( 2 ( S.k ) 1( S.k ) 1( S.k ) 8. Визначають екстремальне значення лінійно* частотного фазового зсуву ( n S.k , яке відповідає максимальному значенню max[K12(j S.k )] дискретної взаємно кореляційної функції. 9. По знайденому екстремальному значенню лінійно-частотного фазового зсуву та з урахуванням просторового розміщення антен визначають напрямок на джерело радіовипромінювання відносно антенної бази: c d го комплексного частотного спектра S1(j S.k ) першого радіосигналу: Ns 1 * S1 j S.k S2n j S.k K 0 Ns 1 A1 S.k A 2 K 0 arccos 8 , (11) де: - кут між лініями антенної бази радіоканалів і напрямком на джерело радіовипромінювання, що відраховують в напрямку проти ходу годинникової стрілки; Комп’ютерна верстка М. Ломалова n ( S.k )) n ( S.k )) n S.k S.k - екстремальне значення кое фіцієнта , що відповідає екстремальному значенню лінійно-частотного фазового зсуву S.k . Джерела інформації 1. Вартанесян В.А. Радиопеленгация. - М.: Издательство Министерства Обороны СССР, 1966. 2. Ципоренко В.В. Похибка компенсації кореляційного радіопеленгатора э обробкою радіосигналу на проміжній частоті // Вісник ЖДТУ / Технічні науки. - 2008. - №4 (47). - С. 109-116. 3. Ципоренко В.В. Точність кореляційного радіопеленгатора з обробкою радіосигналу на проміжній частоті в умовах апріорної невизначеності // Вісник ЖДТУ / Технічні науки. - 2007. - №3 (42). - С. 101-106. n Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601