Фазова радіосистема визначення координат

Фазова радіосистема визначення координат, що містить п'ять антен, які розміщені в одній площині по прямій лінії на базах, мінімальна довжина яких обмежена допустимим рівнем взаємного впливу антен, та з різницею довжин баз між першою і другою, другою і третьою парами антен, 0 рівною b  , де  0 - середня довжина 4 sin  0 хвилі робочого діапазону системи,  0 - задана границя сектора однозначності визначення пеленга, а також містить п'ять ідентичних приймачів, два фазометри, кожний з яких складається з фазового детектора і фазообертача на 90°, третій, четвертий, п'ятий та шостий фазові детектори, шість аналого-цифрових перетворювачів та мікропроцесор, причому виходи антен підключені до входів відповідних приймачів, виходи першого і третього приймачів з'єднані з першими входами фазометрів та з першими входами третього і четвертого фазових детекторів, вихід другого приймача з'єднаний з другими входами фазометрів, другими входами третього та четвертого фазових детекторів, виходи четвертого і п'ятого приймачів з'єднані з першими входами п'ятого і шостого фазових детекторів, виходи фазових детекторів з'єднані з вхо U 2 UA 1 3 чої довжини хвилі, що забезпечує однозначність виміру фазових зсувів. Тобто в пеленгаторі створюються дві шкали: груба, побудована на основі даних, отриманих при використанні однозначної бази, і точна, відповідна більш протяжній неоднозначній базі. У такому варіанті входами відповідного фазометра є перший вхід ФД і вхід фазообертача, а вихід фазообертача приєднаний до другого входу ФД. Такий же спосіб усунення неоднозначності застосований у фазовій системі, функціональна схема якої зображена на стор. 150 в [2]. Ця система має чотири антенно-приймальні канали і три фазометри. Фазові детектори, виконуючи роль фазометрів, повинні містити фазообертачі на 90°. Груба однозначна шкала в розглянутих системах з декількома базами отримується завдяки використанню декількох близько розташованих антен і при цьому розмір бази стає порівнянним з довжиною хвилі. Тому у вказаних пеленгаторах зростає взаємний вплив антен, характеристики яких погіршуються, зокрема спотворюються діаграми направленості і зменшуються вхідні опори антен. Вказані недоліки усунені в патентах [3,4], в яких при рознесенні антен на відстані, істотно перевищуючі робочу довжину хвилі, область однозначного виміру кута приходу плоскої електромагнітної хвилі (ЕМХ) знаходиться в межах від -/2 до /2 за рахунок використання не довжин баз, а різниці їх довжин. Ці системи містять три (п'ять) антени, три (п'ять) ідентичних приймачів, два фазометри, що складаються кожен з ФД і фазообертача на 90°, два додаткових ФД і блок логічної обробки сигналів (мікропроцесор). Крім того у [4] враховано, що при збільшенні розмірів баз зростають помилки виміру пеленга, оскільки при певних співвідношеннях між базою, робочою довжиною хвилі і дальністю до джерела радіовипромінювання (ДРВ) фронт ЕМХ не можна вважати локально плоским і необхідно враховувати його кривизну (сферичність). Найбільш близькою по технічній суті до запропонованої фазової радіосистеми є патент [4]. Відомий фазовий радіопеленгатор, обраний в якості найближчого аналога, містить: п'ять антен, які розміщенні в одній площині по прямій лінії на базах, мінімальна довжина яких обмежена допустимим рівнем взаємного впливу антен, та з різницею довжин баз між першою і другою, другою і третьою 0 парами антен рівною b  , де 0 - серед4 sin  0 ня довжина хвилі робочого діапазону системи, 0 задана границя сектора однозначності визначення пеленга; п'ять ідентичних приймачів; два фазометри, кожний з яких складається з ФД і фазообертача на 90°, третій, четвертий, п'ятий та шостий ФД; шість аналого-цифрових перетворювачів (АЦП); та мікропроцесор, причому виходи антен підключені до входів відповідних приймачів; виходи першого і третього приймачів з'єднані з першими входами фазометрів та з першими входами третього та четвертого ФД; вихід другого приймача з'єднаний з другими входами фазометрів, дру 64696 4 гими входами третього і четвертого ФД, виходи четвертого і п'ятого приймачів з'єднані з першими входами п'ятого і шостого ФД, виходи ФД з'єднані з входами АЦП, виходи яких - з вхідною шиною мікропроцесора, вихід якого є виходом системи. Основним недоліком найближчого аналога поперше є помилки виміру повної різниці фаз між базовими елементами антенної системи (АС), які майже не впливаючи на точність визначення пеленгу ДРВ, призводять до дуже значних помилок вимірювання дальності до ДРВ в проміжній зоні (ПЗ), зоні Френеля, що обумовлено неоптимальним розташуванням однозначних баз, а по-друге не повне використання всіх можливостей системи, зокрема визначення третьої координати - кута місця, а також швидкості руху ДРВ при наявності кривизни фронту ЕМХ. Задачею, на вирішення якої спрямована корисна модель, є вимірювання поряд з пеленгом і, за наявності кривизни фронту ЕМХ, дальності до ДРВ та його швидкості руху, третьої координати - кута місця, а також підвищення точності вимірювання координат (в першу чергу дальності) в зоні Френеля. Поставлена задача вирішується наступним чином: в фазову радіосистему що містить п'ять антен, які розміщенні в одній площині по прямій лінії на базах, мінімальна довжина яких обмежена допустимим рівнем взаємного впливу антен, та з різницею довжин баз між першою і другою, другою і третьою парами антен рівною Δb; п'ять ідентичних приймачів; два фазометра, кожний з яких складається з ФД і фазообертача на 90°, третій, четвертий, п'ятий та шостий ФД; шість АЦП та мікропроцесор, причому виходи антен підключені до входів відповідних приймачів; виходи першого і третього приймачів з'єднані з першими входами фазометрів та з першими входами третього та четвертого ФД; вихід другого приймача з'єднаний з другими входами фазометрів, другими входами третього й четвертого ФД, виходи четвертого і п'ятого приймачів з'єднані з першими входами п'ятого і шостого ФД, виходи ФД з'єднані з входами АЦП, виходи яких - з вхідною шиною мікропроцесора, вихід якого є виходом системи, введені шоста та сьома антени, що розташовані на одній лінії з першими п'ятьома антенами, восьма, дев'ята, десята й одинадцята антени, які також розташовані на одній лінії, але ортогонально відносно центральної (другої) антени, шість ідентичних приймачів, третій і четвертий фазометри, сьомий, восьмий і дев'ятий ФД та сьомий, восьмий і дев'ятий АЦП. Причому бази між четвертою й п'ятою, шостою й сьомою, десятою й одинадцятою антенами є однозначними, а центри їхніх баз знаходяться посередині відповідно між першою й другою, другою й третьою, другою й дев'ятою антенами; виходи антен, що введено, з'єднані з входами введених приймачів; входи третього фазометра з'єднані з виходами першого й третього приймачів, а входи четвертого фазометра з'єднані з виходами восьмого и дев'ятого приймачів; виходи третього й четвертого фазометрів з'єднані відповідно з другим й третім входами мікропроцесора; виходи шостого й 5 сьомого приймачів з'єднані з другими входами п'ятого і шостого фазових детекторів; входи сьомого фазового детектора з'єднані з виходами другого й восьмого приймачів; входи восьмого фазового детектора з'єднані з виходами другого й дев'ятого приймачів; входи дев'ятого фазового детектора з'єднані з виходами десятого та одинадцятого приймачів, а виходи сьомого, восьмого і дев'ятого фазових детекторів з'єднані з відповідними входами сьомого, восьмого і дев'ятого аналого-цифрових перетворювачів, виходи яких з'єднані з вхідною шиною мікропроцесора. Порівняльний аналіз з найближчим аналогом показує, що запропонована фазова радіосистема відрізняється наявністю нових блоків і нових зв'язків. У зв'язку з цим, запропонована фазова радіосистема визначення координат відповідає критерію корисної моделі "новизна". На фіг.1 наведена структурна схема фазової радіосистеми для визначення координат, на фіг.2 графіки помилки виміру повної різниці фаз  між базовими елементами АС в залежності від пеленга () на ДРВ та дальності (d) (на фіг.2.а між першою та другою антенами 12(α,d), а на фіг.2.б між другою та третьою 23(α,d)), а на фіг.3 графіки помилок вимірювання дальності d2(,d) до ДРВ в зоні Френеля. Фазова радіосистема визначення координат (фіг.1) містить: сім антен А1-А7, які розміщені в одній площині на прямій лінії на базах b1-b4, мінімальна довжина яких обмежена допустимим рівнем взаємного впливу антен, та з різницею довжин баз між першою і другою А1, А2 (b1), другою і третьою А2, А3 (b2) парами антен рівною b, і з базами антен b3,b4 між фазовими центрами А4, А5 і А6, А7 для забезпечення однозначності, довжина яких не перевищує вимірів половини довжини хвилі та розміщенням центрів їхніх баз посередині відповідно між А1, А2 і А2, А3 (оптимально розташування однозначних баз з метою мінімізації помилки виміру повної різниці фаз (фіг.2) та вимірювання дальності до ДРВ в зоні Френеля (фіг.3)) та чотирьох антен А8-А11, розташованих також на прямій лінії, що ортогональна відносно центральної антени А2 з однозначною базою b5 і неоднозначною базою b6 відповідно між А2, А8 та А2, А9 та однозначної бази b7 між А10, A11, що розташована по центру між антенами А2 і A9; одинадцять ідентичних приймачів 12-22; чотири фазометри 23-26, причому фазометри 23, 24 у складі фазообертачів на 90° 27, 28 і ФД 29, 30; третій і четвертий ФД 31, 32; п'ятий і шостий ФД 33, 34 та сьомий, восьмий і дев'ятий ФД 35, 37; дев'ять АЦП 38.1-38.9; шина 39, в яку об'єднані виходи АЦП, і мікропроцесор 40. Причому виходи антен А1-А11 підключені до входів відповідних приймачів 12-22, виходи першого 12 і третього 14 приймачів сполучені з першими входами фазометрів 23, 24 і з першими входами третього і четвертого ФД 31, 32; вихід другого приймача 13 сполучений з другими входами фазометрів 23, 24 і другими входами ФД 31-32; входи третього фазометра 25 з'єднані з виходами першого 12 і третього 14 приймачів, а входи четвертого фазометра 26 з'єднані з виходами восьмого 19 і 64696 6 дев'ятого 20 приймачів; виходи третього 25 і четвертого фазометрів 26 з'єднані відповідно з другим та третім входами мікропроцесора 40; виходи приймачів 15,16 сполучені з входами п'ятого ФД 33; виходи приймачів 17, 18 сполучені з входами шостого ФД 34; входи сьомого ФД 35 з'єднані з виходами другого 13 та восьмого 19 приймачів; входи восьмого ФД 36 з'єднані з виходами другого 13 та дев'ятого 20 приймачів; входи дев'ятого ФД 37 з'єднаю з виходами десятого 21 та одинадцятого 22 приймачів; виходи всіх дев'яти ФД 29-37 сполучені відповідно з входами дев'яти АЦП 38.138.9, а їх виходи сполучені шиною 39 з відповідними першими входами мікропроцесора 40, вихід якого є виходом системи. Фазова радіосистема визначення координат працює наступним чином. При дії фронту ЕМХ на виходах антен А1-А11 утворюються сигнали, які підсилюються приймачами 12-22, перетворюються за допомогою ФД 29-37 в напругу, що несе інформацію про пеленг і кут місця () на ДРВ, а також дальності (за наявності кривизни (сферичності) фронту ЕМХ) і надходять після АЦП 38.1-38.9 в цифровому вигляді по шині 39 в мікропроцесор 40. У мікропроцесорі 40 на першому етапі як і у найближчого аналога, введена процедура перевірки на кривизну фронту ЕМХ, оскільки при знаходженні ДРВ ПЗ на відстанях від фазового центру AC 2 2 d