Способ определения координат наземной цели радиолокационной системой, состоящей из двух многолучевых радиопередатчиков и приемника
METHOD OF DETERMINING COORDINATES OF A GROUND TARGET BY A RADAR SYSTEM CONSISTING OF TWO MULTIBEAM RADIO TRANSMITTERS AND A RECEIVER

Изобретение относится к области радиотехники, и может быть использовано для расчета двумерных координат наземной цели дальномерным методом радиолокационной системой (РЛС), состоящей из двух многолучевых радиопередатчиков с известными координатами, излучающих кодированные радиолокационные сигналы в заданных направлениях, и радиоприемника с известными координатами, принимающего сигналы, отраженные от наземной цели. Достигаемый технический результат: отсутствие необходимости измерения пеленгов от радиопередатчиков до цели и сокращение зоны поиска цели.
В радиолокации весьма обширный и важный класс лоцируемых объектов составляют источники радиоизлучений, наблюдение за которыми осуществляется приемниками, принимающими излучаемые радиосигналы. Широкое применение на практике нашли системы, базирующиеся на пеленгационных методах [1]. Одной из задач, решаемых при радиолокационном наблюдении, является задача измерения пеленгов источников излучений [2].
Известны также способы многопозиционной радиолокации [3, 4]. Однако эти способы не предназначены для определения координат наземных целей.
Способ расчета двумерных координат наземной цели дальномерным методом с использованием двух радиопередатчиков и приемника с известными координатами, расположенными на равнинной местности, из всех доступных источников открытой публикации не найден.
Целью изобретения является уменьшение области поиска возможных координат наземной цели радиолокационной системой, содержащей два многолучевых радиопередатчика и приемник сигналов, отраженных от цели, за счет использования информации о номерах многолучевых радиопередатчиков и номерах их лучей, сигналы которых обеспечивают подсвет цели и измерение расстояний «многолучевые радиопередатчики - наземная цель - приемник».
Технический результат достигается тем, что способ определения координат наземной цели радиолокационной системой, состоящей из двух многолучевых радиопередатчиков и приемника, осуществляет:
1.n
1,
1
2.m
2
2
п
п
k
- излучение в направлениях ϕ, (n=1, 2, …, N) первым радиопередатчиком с известными координатами х y и в направлениях ϕ, (m=1, 2, …, М) вторым радиопередатчиком с известными координатами х, у кодированных радиолокационных сигналов со своим кодом для каждого направления, которые рассеиваются наземной целью с искомыми координатами х, у и принимаются приемником с известными координатами х, у, синхронизированным с радиопередатчиками, и измеряются расстояния R «k-й радиопередатчик - наземная цель -приемник» (k=1, 2);
1.n
2.m
- определение направлений ϕ и ϕ «радиопередатчики - наземная цель» по кодам радиолокационных сигналов, рассеянных целью и принятых приемником;
1
1
2
2
1.n
2.m
- оценку границы области поиска координат х, у наземной цели с использованием координат многолучевых радиопередатчиков x, y, x, y и направлений ϕ, ϕ лучей;
k
- определение координат х, у наземной цели путем перебора координат х и у последовательно задаваемых значений точки в области поиска и проверки гипотезы о нахождении наземной цели в этой точке, критерием рабочей гипотезы является минимум разности между измеренными расстояниями R и расстояниями  «k-й радиопередатчик - гипотетическая наземная цель - приемник», координаты  и  гипотетической наземной цели, соответствующие минимуму этого критерия, являются искомыми координатами х, у наземной цели.
На Фиг. 1 приведена схема радиолокационной системы, на Фиг. 2 показана область поиска местоположения наземной цели, на Фиг. 3 приведены результаты оценки координат наземной цели по критерию минимума.
1
1
2
2
п
п
Радиолокационная система состоит из двух многолучевых передатчиков 1 и 2 с координатами x, y, и x, y, и приемник 4 с координатами х, у,
1.n
2.m
Многолучевые радиопередатчики 1 и 2 излучают кодированные радиолокационные сигналы в направлениях ϕ, (n=1, 2, …, N) и направлениях ϕ, (m=1, 2, …, М), сформированных лучами 1.n (n=1, 2, …, N) и 2.m, (m=1, 2, …, М) диаграмм направленности антенных решеток. При этом каждому лучу 1.n и 2.m соответствует свой индивидуальный код, обеспечивающий возможность его идентификации в приемнике 4 и возможность определения в приемнике 4 направления «радиопередатчик - наземная цель» по коду сигнала передатчика 1 или 2, отраженного от наземной цели 3.
Приемник 4 принимает сигналы передатчиков 1 и 2, рассеянные наземной целью 3, которая находится в зоне действия радиолокационной системы.
Приемник 4 получает кодированные радиолокационные сигналы, сформированные лучами 1.n и 2.m передатчиков 1 и 2 и рассеянные наземной целью 3, и осуществляет следующие действия.
1,
1
2
2
1.n
2.m
01
01
02
02
03
03
04
04
Зная координаты х y и х, у радиопередатчиков 1 и 2, направления лучей ϕ и ϕ, соответствующие кодированным радиолокационным сигналам, сформированных лучами 1.n и 2.m, а также ширину лучей Δϕ, определяется область поиска местоположения наземной цели 3 (Фиг. 2). Она ограничена четырехугольником, определяемым пересечением лучей, с координатами углов (x,y), (х,y), (х, y) и (x,y).
01
01
Определение координат угла (x,y) осуществляется из системы уравнений
Решение этой системы имеет вид
02
02
03
03
04
04
Аналогично определяются координаты углов (х,y), (х, y) и (x,y). Они равны
01
02
03
04
С использованием координат углов, ограничивающих область поиска, формируются границы области поиска координат наземной цели 3: по горизонтали от x до x, по вертикали от y до y.
В сформированной области поиска последовательно с некоторым шагом h задаются координаты  гипотетической точки, и проверяется гипотеза о нахождении наземной цели 3 в этой точке.
Для этого рассчитываются расстояния «радиопередатчики-гипотетическая цель-приемник»
Оценивается критерий
Координаты  и  соответствующие минимуму критерия ΔR, являются искомыми координатами наземной цели 3.
В подтверждение работоспособности предложенного способа приведем пример оценки координат наземной цели 3 с использованием двух многолучевых радиопередатчиков 1 и 2 и одного приемника 4.
Исходные данные, необходимые для контроля расчета:
Координаты наземной цели 3: х=10000м; у=7000м.
Исходные данные для расчета:
Координаты многолучевых радиопередатчиков 1 и 2:
1
1
x=8000м, у=4000м,
2
2
х=15000м, у=3000м.
Координаты приемника 4:
п
п
х=12000м, у=2000м.
Направления, соответствующие кодам принятых приемником 4 радиолокационных сигналов, сформированных лучами 1.n и 2.m и рассеянных наземной целью 3:
1.3
2.3
ϕ=45°, ϕ=45°.
Ширина лучей Δϕ=30°.
Измеренные расстояния «многолучевые радиопередатчики наземная цель - приемник»: R1=8991м, R2=11788м.
Результаты расчета
Оценка координат углов области поиска местоположения наземной цели 3:
01
01
02
02
(x,y)=(9317м, 6281м), (х,у)=(12817м, 6781м),
03
03
04
04
(х,y)=(10634 м, 5521м), (х,y)=1211м, 9562м).
Формирование области поиска: по горизонтали от 9317м до 12817м; по вертикали от 5521м до 9562м.
с шагом поиска по осям координат, равным h=20м.
Минимальное значение критерия ΔR равно 0,801.
Рассчитанные координаты наземной цели 3  практически совпадают с исходными координатами.
Таким образом, предлагаемый способ с использованием двух многолучевых радиопередатчиков 1, 2 и приемника 4 позволяет достаточно точно определить координаты наземной цели 3. Наличие многолучевых радиопередатчиков 1 и 2, излучающих кодированные сигналы с индивидуальным кодом по каждому лучу 1.n и 2.m, исключает необходимость измерения пеленга наземной цели 3 и обеспечивает возможность уменьшить область поиска возможных координат наземной цели 3.
Литература
1 Черняк B.C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993, стр. 73-74, 392-396].
2 Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. / Ширман Я.Д., Лосев Ю.И., Минервин Н.Н. и др. / Под ред. проф. Я.Д. Ширмана. - М.: ЗАО "Маквис", 1998, стр. 608].
3. Зайцев Д.В. Многопозиционные радиолокационные системы. М.: «Радиотехника», 2007, 96 с.
4. Патент №2332684 РФ, МПК G01S 10/00. Способ многопозиционной радиолокации и устройство для его осуществления / А.Л. Куликов (РФ); Куликов Александр Леонидович (РФ). - №2007102750; Заявлен 24.01.2007; Опубл. 27.08.2008, Бюл. 24. - 5 с.: 1 ил.