RU2507529C1 - Radio navigation system for measurement of mobile object bearing - Google Patents
Radio navigation system for measurement of mobile object bearing Download PDFInfo
- Publication number
- RU2507529C1 RU2507529C1 RU2012130768/07A RU2012130768A RU2507529C1 RU 2507529 C1 RU2507529 C1 RU 2507529C1 RU 2012130768/07 A RU2012130768/07 A RU 2012130768/07A RU 2012130768 A RU2012130768 A RU 2012130768A RU 2507529 C1 RU2507529 C1 RU 2507529C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- moving object
- output
- sin
- phase
- signals
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радионавигации и может использоваться в навигационных системах для определения угловых координат подвижных объектов как в азимутальной, так и в угломестной плоскостях.The invention relates to radio navigation and can be used in navigation systems to determine the angular coordinates of moving objects in both azimuthal and elevation planes.
Известна радионавигационная система [1, 2], в которой пеленг подвижного объекта определяется на основе измерения разности фаз сигналов на выходе двух разнесенных в пространстве приемных антенн. Эта система содержит источник электромагнитных волн, расположенный в точке с известными координатами и расположенные на подвижном объекте две разнесенные в пространстве приемные антенны, каждая из которых последовательно соединена с соответствующим приемником, фазометр и счетно-решающее устройство, причем, выходы приемников подключены к соответствующим двум входам фазометра, а его выход подключен к входу счетно-решающего устройства. Фазометр измеряет разность фаз напряжений на выходе приемников, а счетно-решающее устройство по измеренной разности фаз определяет пеленг подвижного объекта.A known radio navigation system [1, 2], in which the bearing of a moving object is determined on the basis of measuring the phase difference of the signals at the output of two spaced receiving antennas. This system contains a source of electromagnetic waves located at a point with known coordinates and located on a moving object, two receiving antennas spaced in space, each of which is connected in series with a corresponding receiver, a phase meter and a computing device, and the outputs of the receivers are connected to the corresponding two inputs phase meter, and its output is connected to the input of the computing device. The phasometer measures the phase difference of the voltages at the output of the receivers, and the computing device determines the bearing of the moving object from the measured phase difference.
Недостатком этой радионавигационной системы является низкая точность измерений пеленга подвижного объекта при наличии жестких ограничений на габариты приемных антенн.The disadvantage of this radio navigation system is the low accuracy of the measurements of the bearing of a moving object in the presence of severe restrictions on the dimensions of the receiving antennas.
Этот недостаток обусловлен тем, что точность измерений пеленга подвижного объекта определяется пространственным разносом приемных антенн. Чем больше расстояние между антеннами, тем выше точность измерений и, наоборот, при уменьшении пространственного разноса приемных антенн точность измерений пеленга подвижного объекта снижается.This disadvantage is due to the fact that the measurement accuracy of the bearing of a moving object is determined by the spatial separation of the receiving antennas. The greater the distance between the antennas, the higher the measurement accuracy and, conversely, with a decrease in the spatial separation of the receiving antennas, the measurement accuracy of the bearing of a moving object decreases.
Известна радионавигационная система для измерения пеленга подвижного объекта [3, 4]. Эта система содержит радиомаяк, расположенный в точке с известными координатами и приемо-индикатор, расположенный на подвижном объекте. Радиомаяк содержит передатчик с подключенными к нему, через синхронный переключатель, трех передающих антенн, расположенных в вершинах равностороннего треугольника. Разность фаз сигналов, приходящих от любой из пар антенн, определяется угловым положением подвижного объекта. Приемо-индикатор содержит приемную антенну, выход которой соединен с выходом приемника, а его выход через синхронный переключатель подключен к трем приемным каналам и фазометр, два входа которого с помощью переключателя подключены к выходам любой из пар приемных каналов. Работа системы основана на поочередном, во времени, излучении электромагнитных волн из двух точек с известными координатами, расположенных в плоскости измерений на расстоянии d друг от друга. Причем длины и амплитуды излучаемых электромагнитных волн равны и начальные фазы совпадают. На подвижном объекте последовательно во времени принимаются электромагнитные волны от любой из пар передающих антенн и измеряется их разность фаз, после чего рассчитывается пеленг подвижного объекта.Known radio navigation system for measuring the bearing of a moving object [3, 4]. This system contains a beacon located at a point with known coordinates and a receiving indicator located on a moving object. The beacon contains a transmitter with three transmitting antennas connected to it, through a synchronous switch, located at the vertices of an equilateral triangle. The phase difference of the signals coming from any of the pairs of antennas is determined by the angular position of the moving object. The receiving indicator contains a receiving antenna, the output of which is connected to the output of the receiver, and its output through a synchronous switch is connected to three receiving channels and a phase meter, two inputs of which are connected to the outputs of any of the pairs of receiving channels by a switch. The operation of the system is based on alternating, in time, radiation of electromagnetic waves from two points with known coordinates located in the measurement plane at a distance d from each other. Moreover, the lengths and amplitudes of the emitted electromagnetic waves are equal and the initial phases coincide. On a moving object, electromagnetic waves from any of the pairs of transmitting antennas are received sequentially in time and their phase difference is measured, after which the bearing of the moving object is calculated.
Недостатком этой радионавигационной системы является низкое быстродействие измерений пеленга подвижного объекта, обусловленное временным разделением передаваемых и, соответственно, принимаемых сигналов.The disadvantage of this radio navigation system is the low speed of the measurements of the bearing of a moving object, due to the time separation of the transmitted and, accordingly, received signals.
Известна радионавигационная система для измерения пеленга подвижного объекта (А.с. №1355955, М кл.4, G01S 3/02, приоритет от 9.12.1985 [5]), в которой пеленг подвижного объекта определяется на основе измерения разности фаз Δφ между ортогонально линейно поляризованными электромагнитными волнами, одновременно излучаемыми с равными амплитудами, фазами и длинами волн из двух точек с известными координатами расположенных в плоскости измерений на расстоянии d друг от друга. При этом пеленг α подвижного объекта определяется относительно равносигнального направления, совпадающего с нормалью к середине линии, соединяющей точки излучений ортогонально линейно поляризованных электромагнитных волн по формуле:A known radio navigation system for measuring the bearing of a moving object (AS No. 1355955, M class 4 , G01S 3/02, priority dated 12/12/1985 [5]), in which the bearing of a moving object is determined based on measuring the phase difference Δφ between orthogonally linearly polarized electromagnetic waves simultaneously emitted with equal amplitudes, phases and wavelengths from two points with known coordinates located in the measurement plane at a distance d from each other. In this case, the bearing α of the moving object is determined relative to the equal signal direction, which coincides with the normal to the middle of the line connecting the emission points of the orthogonally linearly polarized electromagnetic waves according to the formula:
где λ - длина волны.where λ is the wavelength.
Навигационная система содержит передатчик с подключенными к нему двумя передающими антеннами с ортогональными линейными собственными поляризациями. На подвижном объекте навигационная система содержит приемную всеполяризованную антенну, секцию круглого волновода с встроенной четвертьволновой фазовой пластиной, линейный поляризационный разделитель, амплитудный дискриминатор и вычислитель. Причем четвертьволновая фазовая пластина ориентирована под углом 45° к одной из стенок прямоугольного волновода линейного поляризационного разделителя.The navigation system comprises a transmitter with two transmitting antennas connected to it with orthogonal linear eigenpolarizations. On a moving object, the navigation system contains a receiving all-polarized antenna, a circular waveguide section with a built-in quarter-wave phase plate, a linear polarizing separator, an amplitude discriminator and a computer. Moreover, the quarter-wave phase plate is oriented at an angle of 45 ° to one of the walls of a rectangular waveguide of a linear polarizing separator.
Навигационная система работает следующим образом.The navigation system operates as follows.
Передатчик через подключенные к нему двумя передающими антеннами с ортогональными линейными собственными поляризациями излучают линейно ортогонально поляризованные электромагнитные волны с равными амплитудами, фазами и длинами волн.The transmitter through the two transmitting antennas connected to it with orthogonal linear intrinsic polarizations emit linearly orthogonally polarized electromagnetic waves with equal amplitudes, phases and wavelengths.
На подвижном объекте суммарная электромагнитная волна полностью принимается всеполяризованной приемной антенной и поступает на последовательно соединенные секцию круглого волновода со встроенной четвертьволновой фазовой пластиной и линейный поляризационный разделитель. Сочетание секции круглого волновода с встроенной четвертьволновой фазовой пластиной и линейного поляризационного разделителя позволяет осуществить на подвижном объекте прием суммарной электромагнитной волны в круговом поляризационном базисе и, таким образом, разделить поступающую на вход суммарную электромагнитную волну на две ортогонально поляризованные по кругу волны. С выходов плеч линейного поляризационного разделителя сигналы поступают на вход амплитудного дискриминатора, где формируется напряжение, равное отношению амплитуд E1/E2 сигналов в виде [5]At a moving object, the total electromagnetic wave is completely received by the all-polarized receiving antenna and arrives at the serially connected section of the circular waveguide with an integrated quarter-wave phase plate and a linear polarizing separator. The combination of a circular waveguide section with an integrated quarter-wave phase plate and a linear polarizing separator allows the reception of a total electromagnetic wave in a circular polarizing basis on a moving object and, thus, splitting the total electromagnetic wave arriving at the input into two waves orthogonally polarized in a circle. From the outputs of the arms of the linear polarizing separator, the signals are fed to the input of the amplitude discriminator, where a voltage is formed equal to the ratio of the amplitudes E 1 / E 2 of the signals in the form [5]
После чего, выходной сигнал (2) амплитудного дискриминатора поступает на вычислитель, где с учетом (1) и (2), рассчитывается пеленг подвижного объекта по формуле [5]After that, the output signal (2) of the amplitude discriminator is fed to the computer, where, taking into account (1) and (2), the bearing of the moving object is calculated according to the formula [5]
где n=0, 1, 2, ….where n = 0, 1, 2, ....
Этой радионавигационной системе присущ ряд недостатков. Во-первых, обладает низкой точностью измерений пеленга подвижного объекта на равносигнальном направлении и направлениях, близких к нему, обусловленной низкой крутизной пеленгационной характеристики (2) в указанных направлениях при фиксированном отношении d/λ. Во-вторых, не возможно определить сторону отклонения подвижного объекта от равносигнального направления. Последнее обусловлено тем, что отношение амплитуд сигналов E1/E2 на выходе амплитудного дискриминатора величина всегда положительная, поэтому пеленгационная характеристика (2) имеет симметричный вид относительно равносигнального направления.This radio navigation system has a number of disadvantages. Firstly, it has low measurement accuracy of the bearing of a moving object in an equal-signal direction and directions close to it, due to the low steepness of the direction-finding characteristic (2) in these directions for a fixed ratio d / λ. Secondly, it is not possible to determine the side of the deviation of the moving object from the equal-signal direction. The latter is due to the fact that the ratio of the amplitudes of the signals E 1 / E 2 at the output of the amplitude discriminator is always positive, therefore the direction-finding characteristic (2) has a symmetrical shape with respect to the equal-signal direction.
Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой радионавигационной системе является устройство для измерения пеленга подвижного объекта (патент СССР №1251003 М. кл.4 G01S, 3/02, приоритет от 29.01.85) [6]. Это устройство содержит передатчик с подключенными к нему двумя передающими антеннами с ортогональными собственными поляризациями и расположенными в точках с известными координатами в плоскости измерений на расстоянии d друг от друга и расположенных на подвижном объекте приемную всеполяризованную антенну, линейный поляризационный разделитель, амплитудно-фазовый дискриминатор и вычислитель, при этом выход приемной всеполяризованной антенны подключен к входу линейного поляризационного разделителя, а два его выхода подключены к двум входам амплитудно-фазового дискриминатора, а его выход подключен к входу вычислителя, причем линейный поляризационный разделитель ориентирован так, что орты его собственной системы координат совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и ориентированы под углом θ=45° к плоскости измерений.The closest set of features to the claimed radio navigation system is a device for measuring the bearing of a moving object (USSR patent No. 1251003 M. class. 4 G01S, 3/02, priority from 01/29/85) [6]. This device contains a transmitter with two transmitting antennas connected to it with orthogonal proper polarizations and located at points with known coordinates in the measurement plane at a distance d from each other and located on a moving object, a receiving all-polarized antenna, a linear polarizing separator, an amplitude-phase discriminator and a computer while the output of the receiving all-polarized antenna is connected to the input of the linear polarizing separator, and two of its outputs are connected to two the inputs of the amplitude-phase discriminator, and its output is connected to the input of the calculator, and the linear polarization separator is oriented so that the unit vectors of its own coordinate system coincide with the axes of the arms of the rectangular waveguides and are oriented at an angle θ = 45 ° to the measurement plane.
Работа устройства заключается в том, что передатчик через подключенные к нему двумя передающими антеннами одновременно из двух точек излучают ортогонально эллиптически поляризованные электромагнитные волны с равными амплитудами, фазами и длинами волн.The operation of the device is that the transmitter through the two transmitting antennas connected to it simultaneously from two points emit orthogonally elliptically polarized electromagnetic waves with equal amplitudes, phases and wavelengths.
На подвижном объекте суммарная электромагнитная волна, вектор Джонса которой в декартовом поляризационном базисе имеет вид [6]On a moving object, the total electromagnetic wave, whose Jones vector in the Cartesian polarization basis has the form [6]
где ε - угол эллиптичности излучаемых ортогонально поляризованных электромагнитных волн,where ε is the angle of ellipticity of the emitted orthogonally polarized electromagnetic waves,
полностью принимается всеполяризованной приемной антенной, после чего сигнал поступает на вход линейного поляризационного разделителя, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч прямоугольных волноводов и ориентированы под углом θ=45° к плоскости измерений. Линейный поляризационный разделитель разделяет поступающую на его вход суммарную электромагнитную волну, на две линейные ортогональные по поляризации электромагнитные волны. В этом случае сигналы на выходах плеч линейного поляризационного разделителя, опуская временную зависимость сигналов, определяются с помощью преобразований [6]fully received by the all-polarized receiving antenna, after which the signal is fed to the input of a linear polarizing separator, the unit vectors of its own coordinate system coincide with the axes of the arms of the rectangular waveguides and are oriented at an angle θ = 45 ° to the measurement plane. A linear polarizing separator divides the total electromagnetic wave arriving at its input into two linear electromagnetic waves orthogonal in polarization. In this case, the signals at the outputs of the arms of the linear polarizing separator, omitting the time dependence of the signals, are determined using transformations [6]
где
После преобразований получим аналитические выражения для сигналов
С выходов плеч линейного поляризационного разделителя сигналы, описываемые аналитическими выражениями (5) и (6), поступают на входы амплитудно-фазового дискриминатора. Причем сигнал
Из анализа (7) и (8) видно, что амплитуды A1 и A2 сигналов
а их разность фаз имеет видand their phase difference has the form
Таким образом, при θ=45° амплитуды A1 и A2 зависят только от измеряемого параметра разности фаз Δφ между принимаемыми на подвижном объекте ортогонально эллиптически поляризованными электромагнитными волнами от первой и второй передающих антенн и не зависят от угла эллиптичности ε этих волн. В то же время разность фаз Δψ между сигналами
Для обеспечения нормальной работы амплитудно-фазового дискриминатора необходимо, как отмечается в [6], чтобы разность фаз между сигналами, поступающими на его вход, была равна 90°, а амплитуды A1 и А2 сигналов
В амплитудно-фазовом дискриминаторе происходит преобразование по частоте и усиление с учетом работы автоматической регулировки усиления, осуществляющей на промежуточной частоте нормировку сигналов
где k - коэффициент пропорциональности, зависящий от идентичности амплитудно- и фазо-частотных характеристик приемных каналов.where k is the coefficient of proportionality, depending on the identity of the amplitude and phase-frequency characteristics of the receiving channels.
Полагая k=1 из (14) следует, чтоSetting k = 1 from (14) it follows that
где n=0, 1, 2, ….where n = 0, 1, 2, ....
С выхода амплитудно-фазового дискриминатора сигнал поступает на вычислитель, где с учетом (1) и (15), производится операция расчета пеленга а подвижного объекта по формулеFrom the output of the amplitude-phase discriminator, the signal goes to the computer, where, taking into account (1) and (15), the operation of calculating the bearing and the moving object by the formula
Зависимость измеряемого отношения A1/A2 (14) от угловой координаты α подвижного объекта, по сути, является пеленгационной характеристикой угломерного устройства. Пользуясь соотношением (14) с учетом (1), полагая k=1, можно показать, что крутизна пеленгационной характеристики в точке α=0 определяется соотношениемThe dependence of the measured ratio A 1 / A 2 (14) on the angular coordinate α of the moving object, in fact, is the direction-finding characteristic of the goniometer. Using relation (14) taking into account (1), setting k = 1, we can show that the steepness of the direction-finding characteristic at the point α = 0 is determined by the relation
Таким образом, крутизна пеленгационной характеристики а, следовательно, и точность пеленгования растут с увеличением отношения
Недостатком этой радионавигационной системы является низкая точность измерений пеленга α подвижного объекта, находящегося на равносигнальном направлении и направлениях, близких к равносигнальному. Этот недостаток обусловлен низкой крутизной пеленгационной характеристики в указанных направлениях, при фиксированном отношении d/λ.The disadvantage of this radio navigation system is the low measurement accuracy of the bearing α of a moving object located in the same-signal direction and directions close to the equal-signal one. This disadvantage is due to the low steepness of the direction-finding characteristic in these directions, with a fixed ratio d / λ.
На фиг.1 представлена структурная электрическая схема радионавигационной системы для измерения пеленга подвижного объекта.Figure 1 presents the structural electrical diagram of a radio navigation system for measuring bearing of a moving object.
Радионавигационная система содержит передатчик 1, передающие антенны 2 и 3, расположенные в точках с известными координатами и разнесенные в плоскости измерений на расстоянии d друг от друга, на борту подвижного объекта радионавигационная система содержит приемную всеполяризованную антенну 4, линейный поляризационный разделитель 5, коаксильно-волноводные переходы 6 и 7, суммарно-разностный блок 8, фазовый угловой дискриминатор 9 и вычислитель 10.The radionavigation system contains a transmitter 1, transmitting
На фиг.2 представлена структурная электрическая схема фазового углового дискриминатора 9, включающего в себя первый смеситель частоты 11, второй смеситель частоты 12, фазовращатель на π/2 13, гетеродин 14, первый усилитель промежуточной частоты (УПЧ) с ограничением по амплитуде 15, второй УПЧ с ограничением по амплитуде 16, фазовый детектор 17.Figure 2 presents the structural electric diagram of the phase angular discriminator 9, which includes the first frequency mixer 11, the
Радионавигационная система работает следующим образом.The radio navigation system operates as follows.
Передатчик 1, через подключенные к нему двумя передающими антеннами 2 и 3 излучает электромагнитные волны соответственно с горизонтальной и вертикальной ориентациями плоскости поляризации с равными амплитудами, фазами и длинами волн.The transmitter 1, through two transmitting
На подвижном объекте суммарная электромагнитная волна, вектор Джонса которой в направлении α в декартовом поляризационном базисе, с учетом (4), при условии ε=0°, имеет вид:On a moving object, the total electromagnetic wave, the Jones vector of which in the direction α in the Cartesian polarization basis, taking into account (4), subject to ε = 0 °, has the form:
где
полностью принимается всеполяризованной антенной 4 и поступает на вход линейного поляризационного разделителя 5, орты собственной системы координат которого совпадают с осями плеч ортогонально расположенных по отношению друг к другу прямоугольных волноводов и ориентированы, в общем случае, под углом θ с плоскостью измерений.fully accepted by the all-
Тогда ортогонально линейно поляризованные сигналы на выходах плеч линейного поляризационного разделителя 5, опуская временную зависимость сигналов, определяются с помощью преобразований вида:Then the orthogonally linearly polarized signals at the outputs of the arms of the linear polarizing separator 5, omitting the time dependence of the signals, are determined using transformations of the form:
где
После преобразований получим аналитические выражения для сигналов
С выходов плеч линейного поляризационного разделителя 5, ориентированного под углом θ=45° к плоскости измерений, сигналы
Соответственно амплитуды A1 и А2, а также фазы ψ1 и ψ2 сигналов
а их разность фаз, после преобразований имеет вид:and their phase difference, after transformations, has the form:
Из анализа (25) и (27) следует, что при θ=45° амплитуды сигналов
В то же время, из анализа (29) видно, что разность фаз Δφ между сигналами
На выходах суммарно-разностного блока 8 формируются нормированные, с точностью до постоянного коэффициента
Подставляя (23) и (24) в (30) и (31) и вводя, для наглядности представлений, временную зависимость сигналов, получим аналитические выражения для суммарного
Соответственно амплитуды AΣ и AΔ суммарного
и их разность фазand their phase difference
где n=0, 1, 2, …,where n = 0, 1, 2, ...,
или, после преобразований, с учетом n=0 получимor, after transformations, taking into account n = 0, we obtain
Из анализа (34) и (36) следует, что при ориентации линейного поляризационного разделителя 5 под углом θ=45° к плоскости измерений, амплитуды АΣ и АΔ суммарного
С выходов суммарно-разностного блока 8 суммарный
или с учетом (36)or considering (36)
где U0=const.where U 0 = const.
Производя нормировку (38)
При малых значениях α, полагая U0=1, зависимость (39) имеет приближенно линейный характер:For small values of α, assuming U 0 = 1, dependence (39) has an approximately linear character:
Таким образом, по сигналу с выхода фазового детектора 17 можно определить величину и знак угла отклонения α от перпендикуляра, восстановленного к середине базы d, образованной передающими антеннами 2 и 3.Thus, by the signal from the output of the phase detector 17, it is possible to determine the value and sign of the angle of deviation α from the perpendicular restored to the middle of the base d formed by the transmitting
Найдя производную нормированного выходного сигнала фазового детектора 17
Из (41) следует, что крутизна пеленгационной характеристики, а, следовательно и точность пеленгования растут с увеличением отношения
С выхода фазового детектора 17 сигнал поступает в вычислитель 10, где по измеренной разности фаз ψΔ-ψΣ между разностным
где n=0, 1, 2, ….where n = 0, 1, 2, ....
Проведем сравнительный анализ точности измерений пеленга α подвижного объекта между устройством прототипом и заявляемой радионавигационной системой.Let us conduct a comparative analysis of the accuracy of measurements of the bearing α of a moving object between the prototype device and the claimed radio navigation system.
Из сравнительного анализа (17) и (41) следует, что когда подвижный объект находится на равносигнальном направлении, или на направлениях близких к равносигнальному, крутизна пеленгационной характеристики в заявляемой радионавигационной системе, при одном и том же отношении d/λ, в два раза выше, чем у устройства прототипа. А поскольку известно [1, 7], что при одном и том же отношении сигнал/шум на входе приемных каналов ошибка пеленгования δα связана с крутизной пеленгационной характеристики µ соотношением [7]:From a comparative analysis of (17) and (41), it follows that when a moving object is on an equal-signal direction, or in directions close to an equal-signal direction, the steepness of the direction-finding characteristic in the inventive radionavigation system, for the same d / λ ratio, is two times higher than the prototype device. And since it is known [1, 7] that, for the same signal-to-noise ratio at the input of the receiving channels, the direction finding error δ α is related to the steepness of the direction-finding characteristic µ by the ratio [7]:
то увеличение ее крутизны в два раза снижает ошибку пеленгования δα соответственно в два раза и тем самым обеспечивается более высокая точность измерений пеленга α.then an increase in its slope by half reduces the direction finding error δ α, respectively, by a factor of two, and thereby provides a higher accuracy of measurements of bearing α.
Повышение точности измерений пеленга α подвижного объекта на указанных направлениях достигается за счет применения суммарно-разностной обработки сигналов на выходе линейного поляризационного разделителя, ориентированного под углом 45° к плоскости измерений.Improving the accuracy of measurements of the bearing α of a moving object in these directions is achieved through the use of total-difference signal processing at the output of a linear polarizing separator oriented at an angle of 45 ° to the measurement plane.
Проводя сравнительный анализ выражений (25) и (29) с соответствующими выражениями (34) и (36) видим, что суммарно-разностная обработка сигналов, позволяет преобразовать угловую информацию о подвижном объекте, которая в устройстве прототипе содержится в амплитудных соотношениях (25) и (27) сигналов на выходе линейного поляризационного разделителя, в фазовые соотношения сигналов (36) на выходе суммарно-разностного блока в заявляемой радионавигационной системе. При этом пеленгационная характеристика (14) преобразовывается в пеленгационную характеристику (37). Причем эти преобразования осуществляются на высокой частоте до входов приемных каналов с использованием пассивных элементов в виде коаксиальных линий из-за их простоты и стабильности характеристик. Кроме того, использование суммарно-разностной обработки выходных сигналов линейного поляризационного разделителя на высокой частоте позволяет, так же как и в фазовых суммарно-разностных моноимпульсных системах [1, 7] предъявлять менее жесткие требования к идентичности амплитудно-фазовых характеристик приемных каналов, по сравнению с прямым измерением разности фаз Δφ. При этом необходимо так же отметить, что суммарно-разностная обработка осуществляется на выходе линейного поляризационного разделителя, ориентированного, так же как в прототипе, под углом 45° к плоскости измерений. Это обстоятельство позволяет обеспечить комплексные независимые измерения пеленга α за счет одновременного использования как амплитудных отношений (25) и (27) сигналов на выходе линейного поляризационного разделителя, так и использования фазовых соотношений (36) сигналов на выходе суммарно-разностного блока, что, безусловно, повысит точность и достоверность получаемой навигационной информации.Conducting a comparative analysis of expressions (25) and (29) with the corresponding expressions (34) and (36) we see that the total-difference signal processing allows you to convert the angular information about the moving object, which is contained in the prototype device in the amplitude relationships (25) and (27) the signals at the output of the linear polarizing separator, into the phase relationships of the signals (36) at the output of the total-difference block in the inventive radio navigation system. In this case, the direction-finding characteristic (14) is transformed into the direction-finding characteristic (37). Moreover, these transformations are carried out at a high frequency to the inputs of the receiving channels using passive elements in the form of coaxial lines due to their simplicity and stability of characteristics. In addition, the use of sum-difference processing of the output signals of the linear polarization separator at a high frequency allows, as in phase sum-difference monopulse systems [1, 7], to impose less stringent requirements on the identity of the amplitude-phase characteristics of the receiving channels, compared to direct measurement of the phase difference Δφ. It should also be noted that the total-difference processing is carried out at the output of the linear polarizing separator, oriented, as in the prototype, at an angle of 45 ° to the measurement plane. This circumstance makes it possible to provide complex independent measurements of the bearing α due to the simultaneous use of both the amplitude ratios (25) and (27) of the signals at the output of the linear polarizing separator, and the use of phase relations (36) of the signals at the output of the sum-difference block, which, of course, will increase the accuracy and reliability of the received navigation information.
В 3-см диапазоне волн заявляемая радионавигационная система может быть реализована следующим образом.In the 3 cm wavelength range, the inventive radio navigation system can be implemented as follows.
В качестве передатчика 1 может быть использован, например, стандартный генератор высокочастотных колебаний типа ГЧ-83, к выходу которого подключен делитель мощности, выполненный в виде двойного волноводного Т-образного разветвителя [8]. Причем первый выход разветвителя подключен к передающей антенне 2, а его второй выход подключен через отрезок скрученного на 90° прямоугольного волновода к передающей антенне 3.As the transmitter 1 can be used, for example, a standard generator of high-frequency oscillations of the type ГЧ-83, the output of which is connected to a power divider made in the form of a double waveguide T-shaped splitter [8]. Moreover, the first output of the splitter is connected to the transmitting
В качестве передающих антенн 2 и 3 может быть использована рупорная антенна [9].As transmitting
Приемная всеполяризованная антенна 4 может быть выполнена в виде круглого рупора [8].The receiving all-
Линейный поляризационный разделитель 5 выполнен в виде волновода круглого сечения с переходом на два ортогонально расположенных волноводов прямоугольного сечения [10].The linear polarizing separator 5 is made in the form of a circular waveguide with a transition to two orthogonally located rectangular waveguides [10].
Суммарно-разностный блок 8 выполнен на коаксиальных линиях [1].The total-difference block 8 is made on coaxial lines [1].
Фазовый угловой дискриминатор 9 может быть выполнен по известной [7] схеме фазо-фазовой моноимпульсной системе.The phase angular discriminator 9 can be performed according to the well-known [7] scheme of the phase-phase monopulse system.
Вычислитель 10 может быть выполнен на базе бортового компьютера подвижного объекта.The
Заявляемая радионавигационная система позволяет повысить точность измерений пеленга а подвижного объекта в два раза в случаях, когда подвижный объект находится на равносигнальном направлении и на направлениях близких к равносигнальному, за счет большей крутизны пеленгационной характеристики, сохраняя при этом габариты приемной антенны неизменными. Последнее позволяет повысить эффективность практического применения радионавигационных средств на подвижных объектах, где масса и габариты приемной антенны приобретают первостепенное значение.The inventive radio navigation system allows to increase the accuracy of bearing measurements of a moving object by two times in cases when the moving object is on the equal signal direction and in directions close to the equal signal, due to the greater steepness of the direction finding characteristic, while maintaining the dimensions of the receiving antenna unchanged. The latter allows you to increase the effectiveness of the practical application of radio navigation aids in moving objects, where the mass and dimensions of the receiving antenna are of paramount importance.
Источники информации, использованные при составлении описания изобретения:Sources of information used in the preparation of the description of the invention:
1. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. - М.: «Транспорт», 1973.1. Shirman Y.D. Theoretical foundations of radar. - M.: "Transport", 1973.
2. Ярлыков М.С. Статистическая теория радионавигации. - М.: «Радио и связь», 1985. - 343 с.2. Yarlykov M.S. Statistical theory of radio navigation. - M.: “Radio and Communications”, 1985. - 343 p.
3. Астафьев Г.П., Шебшаевич B.C., Юрков Ю.А. Радиотехнические средства навигации летательных аппаратов. - М.: «Советское радио», 1962. - 963 с.3. Astafiev G.P., Shebshaevich B.C., Yurkov Yu.A. Radio engineering navigation devices for aircraft. - M .: "Soviet Radio", 1962. - 963 p.
4. Казаринов Ю.М. и др. Радиотехнические системы. - М.: «Советское радио», 1968. - 495 с.4. Kazarinov Yu.M. and other radio engineering systems. - M .: "Soviet Radio", 1968. - 495 p.
5. Бадулин Н.Н., Гулько В.Л. Навигационная система для определения пеленга. - А.С. №1355955, М. кл.4, G01S 3/02, приоритет от 9.12.1985.5. Badulin NN, Gulko V.L. Navigation system for bearing detection. - A.S. No. 1355955, M. cl. 4 , G01S 3/02, priority dated 12/9/1985.
6. Бадулин Н.Н., Гулько В.Л. Способ измерения пеленга подвижного объекта и устройство для его осуществления. - Патент СССР №1251003, М. кл.4, G01S 3/02, приоритет от 29.01.1985.6. Badulin NN, Gulko V.L. A method of measuring the bearing of a moving object and a device for its implementation. - USSR patent No. 1251003, M. cl. 4 , G01S 3/02, priority from 01/29/1985.
7. Леонов А.И., Фомичев К.И. Моноимпульсная радиолокация. - М.: «Радио и связь», 1984. - 312 с.7. Leonov A.I., Fomichev K.I. Monopulse radar. - M.: “Radio and Communications”, 1984. - 312 p.
8. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых сканирующих широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. - М.: «Энергия», 1973. - 401 с.8. Zhuk M.S., Molochkov Yu.B. Design of lens scanning wide-range antennas and feeder devices. - M .: "Energy", 1973. - 401 p.
9. Драбкин А.Л. и др. Антенно-фидерные устройства. - М.: «Советское радио», 1974.9. Drabkin A.L. and other Antenna-feeder devices. - M .: "Soviet Radio", 1974.
10. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. - М.: «Советское радио», 1966. - 440 с.10. Kanareikin D.B., Pavlov N.F., Potekhin V.A. Polarization of radar signals. - M .: "Soviet Radio", 1966. - 440 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130768/07A RU2507529C1 (en) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130768/07A RU2507529C1 (en) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012130768A RU2012130768A (en) | 2014-01-27 |
| RU2507529C1 true RU2507529C1 (en) | 2014-02-20 |
Family
ID=49956881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130768/07A RU2507529C1 (en) | 2012-07-18 | 2012-07-18 | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2507529C1 (en) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1251003A1 (en) * | 1985-01-29 | 1986-08-15 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Method and apparatus for measuring the bearing of mobile object |
| RU2072524C1 (en) * | 1993-06-15 | 1997-01-27 | Военная академия связи | Radio radiator position finding method |
| WO2003023436A2 (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Lockheed Martin Corporation | Adaptive digital beamforming radar method |
| RU2264937C1 (en) * | 2005-01-19 | 2005-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Radio-detection system for finding and following vehicles |
| RU2349472C1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Satellite safery and search system |
| US20110133987A1 (en) * | 2007-03-15 | 2011-06-09 | Compass Auto Tracker Llc | Apparatus and Method for a Directional Finder |
| EP2354804A1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-10 | Fujitsu Limited | Radio communication apparatus, position measurement method for radio communication apparatus, and radio communication system |
| US20110298663A1 (en) * | 2009-07-16 | 2011-12-08 | Skyhook Wireless, Inc. | Systems and methods for using a satellite positioning system to detect moved wlan access points |
-
2012
- 2012-07-18 RU RU2012130768/07A patent/RU2507529C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1251003A1 (en) * | 1985-01-29 | 1986-08-15 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Method and apparatus for measuring the bearing of mobile object |
| RU2072524C1 (en) * | 1993-06-15 | 1997-01-27 | Военная академия связи | Radio radiator position finding method |
| WO2003023436A2 (en) * | 2001-09-07 | 2003-03-20 | Lockheed Martin Corporation | Adaptive digital beamforming radar method |
| RU2264937C1 (en) * | 2005-01-19 | 2005-11-27 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Radio-detection system for finding and following vehicles |
| US20110133987A1 (en) * | 2007-03-15 | 2011-06-09 | Compass Auto Tracker Llc | Apparatus and Method for a Directional Finder |
| RU2349472C1 (en) * | 2008-02-11 | 2009-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "АЛЬТОНИКА" (ООО "АЛЬТОНИКА") | Satellite safery and search system |
| US20110298663A1 (en) * | 2009-07-16 | 2011-12-08 | Skyhook Wireless, Inc. | Systems and methods for using a satellite positioning system to detect moved wlan access points |
| EP2354804A1 (en) * | 2010-01-28 | 2011-08-10 | Fujitsu Limited | Radio communication apparatus, position measurement method for radio communication apparatus, and radio communication system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012130768A (en) | 2014-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7355546B2 (en) | Polarization and frequency diverse radar system for complete polarimetric characterization of scatterers with increased scanning speed | |
| Sarabandi et al. | Calibration of polarimetric radar systems with good polarization isolation | |
| RU2408895C2 (en) | Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range | |
| US20140002306A1 (en) | Directional radio signal detection apparatus and methods of use | |
| RU2649411C1 (en) | Method of measurement of the aircraft flight parameters in the phase goniometrical and distance-measuring systems and the device for the implementation of this method | |
| EP2843437B1 (en) | Direction of arrival determination for a radio signal | |
| US11835563B2 (en) | System and method for using pulsed radio frequency (RF) signals and a modulated scattering probe (MSP) to enable measurements of distance to and planarity of a surface of a device under test (DUT) | |
| RU2709607C1 (en) | Method of determining coordinates of a radio-frequency source from an aircraft board using a tri-orthogonal antenna system | |
| US20180251229A1 (en) | Non-GPS Methods and Devices For Refueling Remotely Piloted Aircraft | |
| RU2516697C2 (en) | Method of aircraft bank measurement and device to this end | |
| RU2507529C1 (en) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing | |
| Zhyla et al. | Uav-born narrowband radar complex for direction finding of radio sources | |
| RU2475863C1 (en) | Method of measuring banking angle of aircraft and apparatus for realising said method | |
| US20250183530A1 (en) | Beamforming antenna arrays | |
| RU2507530C1 (en) | Radio navigation system for measurement of mobile object bearing | |
| RU2405166C2 (en) | Method for determining location of transmitter with portable position finder | |
| RU2603971C1 (en) | Method of measuring angles in phase multi-scale angular systems and device therefor | |
| RU2521435C1 (en) | Polarisation-phase method of measuring angle of roll of mobile object and radio navigation system for realising said method | |
| RU133326U1 (en) | PASSIVE RADAR DEVICE FOR DIRECTORATION OF AIR OBJECTS | |
| RU2528170C1 (en) | Method to measure pitch angle of aircraft and radio navigation system for its implementation | |
| RU2485538C1 (en) | Method to measure roll angle of mobile object and device for its realisation | |
| RU2537384C1 (en) | Polarisation-modulation method of radar measurement of roll angle of airborne vehicle, and device for its implementation | |
| RU2567240C1 (en) | Method of measuring aircraft bank angle | |
| RU2531065C2 (en) | Method of measuring pitch angle of aircraft and apparatus therefor | |
| RU2475862C1 (en) | Method of measuring banking angle of aircraft and apparatus for realising said method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160719 |