Спосіб визначення висоти випромінюючого об’єкта над провідною поверхнею за допомогою приймача випромінювань, що рухається на навколоземній орбіті

Реферат: Спосіб визначення висоти випромінюючого об'єкта над провідною поверхнею за допомогою приймача випромінювань, що рухається на навколоземній орбіті, включає прийом сигналів, вимір довжини хвилі сигналів і амплітуди сигналів. Додатково вимірюють період інтерференційних флуктуацій амплітуди прийнятих сигналів, після чого визначають висоту джерела випромінювання. UA 75952 U (54) СПОСІБ ВИЗНАЧЕННЯ ВИСОТИ ВИПРОМІНЮЮЧОГО ОБ'ЄКТА НАД ПРОВІДНОЮ ПОВЕРХНЕЮ ЗА ДОПОМОГОЮ ПРИЙМАЧА ВИПРОМІНЮВАНЬ, ЩО РУХАЄТЬСЯ НА НАВКОЛОЗЕМНІЙ ОРБІТІ UA 75952 U UA 75952 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до радіотехніки й може бути використана для визначення висоти об'єктів з випромінювачами електромагнітних хвиль над провідною поверхнею, а також для їхньої просторової селекції. Відомі пасивні способи визначення координат, засновані на прийомі випромінювань об'єктів у декількох (не менш трьох) крапках простору [1]. Недоліком цих способів є необхідність наявності декількох бортових засобів розвідки й ліній передачі інформації на пункті обробки. Це спричиняє складність практичної реалізації, високу вартість, низьку скритність, завадостійкість і живучість систем, що реалізують зазначені способи. Відомий спосіб визначення координат об'єкта шляхом прийому прямого й відбитих від поверхні, що підсилює, сигнали радіовисотомірів (РВ), виділення дзеркально відбитого сигналу й сигналу, дифузно відбитого ділянкою поверхні, що перебуває в головному пелюстку ДНА РВ [2]. Недоліком даного способу є те, що при його використанні для розвідки об'єктів над шорсткуватим (наприклад, ліс, бархани), пересіченим рельєфом місцевості (наприклад, горбкувата, низина) рівень дзеркально відбитого сигналу знижується, що приводить до різкого зменшення дальності розвідки й точності виміру координат. Особливо даний ефект проявляється при веденні розвідки з висотних літальних апаратів [3]. Аналогічний ефект також проявляється при розвідці сигналів РВ, що працюють у мм-діапазоні, навіть при польоті об'єктів над порівняно гладкими поверхнями (наприклад, луг, рілля). Найбільш близьким по технічній суті й призначенню способу, що заявляється, є спосіб визначення місця розташування джерела сигналів [4]. Суть цього способу полягає в наступному. Сигнали, випромінювані радіолокатором, що розвідує об'єкт, приймаються в декількох крапках, рознесених у просторі, виміряється їхня відносна затримка при поширенні до кожної із крапок прийому, амплітуди сигналів Отримані тимчасові затримки рівняються з попередньо обчисленими, у результаті чого визначають місце розташування об'єкта, що розвідують. Недоліками способу, взятому як прототип, є: 1. Низька точність визначення площинних координат внаслідок обмежень припустимих розмірів антен на випромінюючих об'єктах, що визначають точність виміру азимута. 2. Точність визначення площинних координат зі збільшенням дальності до випромінюючого об'єкта різко знижується. 3. Більша складність практичної реалізації при розвідці об'єктів, що перебувають на малих висотах над провідною поверхнею. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалити спосіб визначення висоти випромінюючого об'єкта над провідною поверхнею за допомогою приймача випромінювань, що рухається на навколоземній орбіті, шляхом виміру інтерференційних флуктуацій амплітуди прийнятих сигналів, що дозволяє підвищити точність визначення просторового положення джерела випромінювання, спростити практичну реалізацію при розвідці об'єктів, що перебувають на малих висотах над провідною поверхнею. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення висоти випромінюючого об'єкта над провідною поверхнею за допомогою приймача, випромінювань, що рухається на навколоземній орбіті, що включає прийом сигналів, вимір довжини хвилі сигналів і амплітуди сигналів, додатково вимірюють період інтерференційних флуктуацій амплітуди прийнятих сигналів, після чого визначають висоту джерела випромінювання по наступній формулі: 1 50 55   2         h   Sin   Cos 1  1      , 2         де  - обмірювана довжина хвилі випромінюваного сигналу; Τ - обмірюваний період інтерференційних флуктуацій сигналу;  - обмірюваний кут візування положення джерела випромінювань щодо вертикалі. 2 При цьому К = H/V cos , де Η - висота польоту носія приймача випромінювань над провідною поверхнею; V - швидкість польоту приймача випромінювань. Таким чином, додатковий вимір періоду інтерференційних флуктуацій амплітуди прийнятих сигналів дозволяє підвищити точність визначення просторового положення джерела випромінювання, спростити практичну реалізацію при розвідці об'єктів, що перебувають на малих висотах над провідною поверхнею. 1 UA 75952 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Суть корисної моделі пояснюється ілюстрацією (фіг. 1), на якій наведена структурна схема пристрою, що реалізує запропонований спосіб. Цей пристрій складається з випромінювача електромагнітного сигналу 1, що випромінює електромагнітний сигнал 2 головним пелюстком діаграми спрямованості й електромагнітний сигнал бічного пелюстка 3 діаграми спрямованості, відбитий від провідної поверхні 4. Електромагнітні сигнали 2 і 3 приймаються й аналізуються за допомогою приймача випромінювань 5, що рухається на навколоземній орбіті. Робота даного пристрою відбувається в такий спосіб. Об'єкт із випромінювачем електромагнітної хвилі 1 випромінює головним пелюстком діаграми спрямованості сигнал 2, а бічним пелюстком діаграми спрямованості сигнал 3. Сигнал 2 і відбитий сигнал 3 від провідної поверхні 4 приймаються приймачем випромінювань 5. Прийнятий і проаналізований сигнал 2 подає певну інформацію про об'єкт випромінювання 1, але з його допомогою не можна визначити просторове положення об'єкта випромінювання 1, тобто висоту його розташування над провідною поверхнею. Інформацію про висоту дає сигнал 3, переданий за допомогою бічного пелюстка діаграми спрямованості, що відбивається від провідної поверхні 4 і прийнятий і аналізований приймачем 5. Розглянемо одержання позитивного ефекту від використання пропонованого способу. Для цього скористаємося фігурами 2 і 3. Введемо наступні позначення: 1=ΟΝ - різниця ходу прямого ΡА й відбитий РОВ променів; h - висота об'єкта з випромінювачем електромагнітних хвиль над рівнем провідної поверхні m (наприклад, над поверхнею моря); Η - висота польоту прийомного пристрою; V - швидкість польоту прийомного пристрою;  - довжина хвилі випромінюваного сигналу;  - кут прийому електромагнітного сигналу;  - збільшення кута при 2 переміщенні прийомного пристрою на відстань S. Позначимо через К = H/V Cos . Сигнал, прийнятий прийомним пристроєм, позначений 1-1 (фіг. 3) і може носити інтерференційний характер, якщо приймається прямий А і відбитий В промені (фіг. 2). Відбитий промінь може формуватися при наявності бічного пелюстка діаграми спрямованості антени об'єкта або при досить широкому головному пелюстку діаграми спрямованості антени об'єкта. При русі прийомного пристрою по орбіті кут прийому випромінювання  зміняється. При цьому змінюється й різниця ходу прямого й відбитого променів, що приводить до виникнення характерної інтерференційної картини з періодом інтерференції Т. Виявляється, що висота розташування випромінювача електромагнітних хвиль пов'язана з періодом Т. Дійсно, користуючись прийнятими позначеннями, запишемо 1=2h Cos φ Зміна різниці ходу при зміні кута на φ 1 = 2h[Cos(  + ) - Cos ] = 2h(Cos  Cos  - Sin  Sin  - Cos ) = = 2h[-Cos (1 - Cos  ) - Sin  Sin ] = - 2h[Cos ( 1 - 1 - Sin 2  ) + Sin Sin ]. Запишемо вираз для двох сусідніх максимумів інтерференційної картини       2hCos 1 - 1 - Sin 2    Sin  Sin ;         h   / 2Cos 1 - 1 - Sin 2    Sin  Sin ; (1)      1 Sin  S Sin   . Cos  Cos  Cos 2  Шлях, пройдений прийомним пристроєм за час, що відповідає періоду інтерференції Т, дорівнює S=VT. Тоді, згідно фіг. 3,  (2) Sin   VT Cos 2  /   .  З огляду на (2), вираз для h прийме вид  1 . h 2  2      Sin   Cos 1  1             Таким чином, висота розташування об'єкта з випромінювачем електромагнітних хвиль дійсно пов'язана з періодом інтерференції. Наприклад, при φ =0, К>>1 2 UA 75952 U 2 5 10  h    .  Джерела інформації: 1. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. Μ. "Сов. радио", 1970. 2. Ягольников С.В. Разностный метод определения координат летательных аппаратов по сигналам их радиовысотомеров одним бортовым средством разведки. Радиотехника (Журнал в журнале), N 5, 1997. 3. Ягольников СВ. Корреляционно-экстремальный метод определения координат воздушных объектов по сигналам их радиовысотомеров. Радиотехника (Журнал в журнале), N 5, 1997. 4. Патент США N 4626861 от 2.12.1986 г. МПК G01S 3/02 - прототип. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 Спосіб визначення висоти випромінюючого об'єкта над провідною поверхнею за допомогою приймача випромінювань, що рухається на навколоземній орбіті, що включає прийом сигналів, вимір довжини хвилі сигналів і амплітуди сигналів, який відрізняється тим, що в ньому додатково вимірюють період інтерференційних флуктуацій амплітуди прийнятих сигналів, після чого визначають висоту джерела випромінювання по наступній формулі: 1 20 25 2          h   Sin   Cos 1  1      , 2         де  - обмірювана довжина хвилі випромінюваного сигналу; Τ - обмірюваний період інтерференційних флуктуацій сигналу;  - обмірюваний кут візування положення джерела випромінювань щодо вертикалі; 2 К = H/V cos , де Η - висота польоту носія приймача випромінювань над провідною поверхнею; V - швидкість польоту приймача випромінювань. 3 UA 75952 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4