СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МОНИТОРИНГА ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
METHOD FOR SPATIAL MONITORING OF ELECTROMAGNETIC RADIATION SOURCES

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к пассивным системам радиомониторинга, и может быть использовано в системах местоопределения источников радиоизлучения (ИРИ).
Известен способ местоположения ИРИ (см., например, Ю.С. Базаров, A.M. Балюков, И.И. Владимиров и др. Учебник сержанта воинских частей РЭБ. - М.: «Военное издательство», 2008, стр.254-258), основанный на определении координат и размеров области пространственного мониторинга ИРИ, обнаружении и приеме излучений ИРИ, определении первых пеленгов и несущих частот ИРИ первым пеленгационным средством (ПС) и передаче их значений на второе ПС, настройке второго ПС на значения несущих частот ИРИ и определении вторых пеленгов ИРИ, определении координат местоположения ИРИ по координатам точки пересечения линий пеленгов и установке по их значениям принадлежности к требуемой области пространственного мониторинга ИРИ.
Недостатком указанного способа является определение координат всех энергодоступных ИРИ в пределах угловых секторов ПС, находящихся как в области пространственного мониторинга, так и за ее пределами. Это приводит при большом количестве ИРИ к увеличению времени установки их принадлежности к определенной области пространственного мониторинга ИРИ.
Техническим результатом, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, является сокращение времени определения принадлежности местоположения ИРИ к ограниченной области пространства.
<mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>N</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Технический результат достигается тем, что в известном способе пространственного мониторинга источников электромагнитного излучения, основанном на определении координат и размеров области пространственного мониторинга ИРИ, делят область пространственного мониторинга ИРИ на N участков размерами, равными ширине диаграмм направленности антенных устройств минимум двух ПС, и определяют их координаты местоположения, одновременно ориентируют диаграммы направленности антенных устройств минимум двух ПС в каждый n-й участок области пространственного мониторинга ИРИ, где
, принимают ПС сигналы ИРИ и измеряют их параметры, сравнивают между собой значения параметров сигналов ИРИ, принятые каждым ПС, и при совпадении измеренных параметров сигналов ИРИ устанавливают координаты их местоположения по координатам n-го участка области пространственного мониторинга ИРИ.
Сущность способа заключается в реализации синхронного по пространству и времени пеленгования ИРИ с последующей корреляционной обработкой потока сигналов от каждого из ПС, в интересах выявления сигналов тех ИРИ, координаты которых принадлежат априорно заданной «просматриваемой» области пространства. Пространственно-временная синхронизация реализуется путем одновременного формирования диаграмм направленности ПС, направление максимума которых ориентированы на геометрический центр просматриваемого элемента области пространственного мониторинга ИРИ.
1
1
8
4
4
2
На фигуре 1 представлена схема, поясняющая способ, где 1 - ИРИ, находящиеся в области пространственного мониторинга ИРИ; 2 - ИРИ, находящиеся вне области пространственного мониторинга ИРИ; 3 - диаграммы направленности антенных устройств ПС; 4 - область пересечения диаграмм направленности антенных устройств ПС; 5 - область пространственного мониторинга ИРИ; 6 - участки области пространственного мониторинга ИРИ. Предварительно определяют координаты области пространственного мониторинга ИРИ 5. Делят область пространственного мониторинга на N участков 6 (например, на фигуре 1-N=8X4) и определяют их координаты (например, на фигуре 1 - координаты геометрического центра участка (x, y), …, (x, y)). Формируют ширину диаграмм направленности антенных устройств ПС 3 соизмеримой с размерами участков области пространственного мониторинга ИРИ 6. Перечисленные выше процедуры могут быть определены и в обратной последовательности. Т.е. количество и размеры участков области пространственного мониторинга ИРИ 6 будут определяться шириной диаграмм направленности антенных устройств ПС 3. Осуществляют одновременную ориентацию диаграмм направленности антенных устройств ПС 3 в направлении каждого участка области пространственного мониторинга ИРИ 6. Соответственно область пересечения диаграмм направленности антенных устройств ПС 4 будет «сканировать» каждый участок области пространственного мониторинга ИРИ 6. При этом ПС принимают сигналы как ИРИ, находящиеся в области пространственного мониторинга ИРИ 1, так и ИРИ, находящиеся вне области пространственного мониторинга ИРИ 2. Измеряют параметры принимаемых сигналов ИРИ 1, 2 и сравнивают их значения. Определяют координаты местоположения ИРИ, находящихся в области пространственного мониторинга ИРИ 1, по координатам участка области пространственного мониторинга ИРИ 6, в котором измеренные параметры принимаемых сигналов ПС коррелированы (идентичны) (например, на фигуре 1 - координаты ИРИ (х, y)). В качестве измеряемых параметров могут быть частотно-временные характеристики принимаемых сигналов ИРИ - несущая частота, спектр сигнала, относительное время задержки приема сигналов ПС. Относительное время задержки приема сигналов ИРИ ПС априорно известно, т.к. известны координаты участка области пространственного мониторинга ИРИ. Следовательно, предлагаемый способ осуществляет определение координат ИРИ только в требуемой области пространственного мониторинга.
На фигуре 2 представлена блок-схема устройства, с помощью которого может быть реализован способ. Блок-схема устройства включает ПС 7; устройство формирования области пространственного мониторинга ИРИ и синхронизации диаграммам направленности антенн ПС 8; устройство обработки параметров сигналов 9.
Устройство функционирует следующим образом. Устройство формирования области пространственного мониторинга ИРИ и синхронизации диаграммам направленности антенн ПС 8 формирует координаты области пространственного мониторинга ИРИ и в зависимости от диаграммных характеристик антенных устройств ПС 7 делит эту область на координатные участки. Далее устройство формирования области пространственного мониторинга ИРИ и синхронизации диаграммам направленности антенн ПС 8 вырабатывает управляющие сигналы и передает их ПС 7, которые одновременно ориентируют антенные устройства в направлении каждого участков области пространственного мониторинга ИРИ и осуществляют синхронное сканирование всех области пространственного мониторинга ИРИ. Также устройство формирования области пространственного мониторинга ИРИ и синхронизации диаграммам направленности антенн ПС 8 передает данные о координатах участков области пространственного мониторинга ИРИ и ориентации диаграмм направленности антенных устройств ПС в устройство обработки параметров сигналов 9. ПС 7 принимают сигналы ИРИ и измеряют их параметры, значения которых передают в устройство обработки параметров сигналов 9. Устройство обработки параметров сигналов 9 сравнивает значения параметров сигналов ИРИ и определяет координаты их местоположения по координатам участка области пространственного мониторинга ИРИ, в котором измеренные параметры принимаемых сигналов ПС 7 коррелированы.
Подтверждение возможности оценки координат ИРИ в предлагаемом способе основывается на разработанной модели, включающей основные соотношения определения координат при известных и оцененных составляющих:
<mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mo>,</mo><mi>y</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mrow><mo>{</mo><mrow><mtable><mtr><mtd><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>x</mi><mn>0</mn><mi>n</mi></msubsup><mo>,</mo><msubsup><mi>y</mi><mn>0</mn><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext> </mtext><mi>п</mi><mi>р</mi><mi>и</mi><mtext> </mtext><mi>θ</mi><mo>=</mo><mtext>1;</mtext></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mrow><mtext>-, при </mtext><mi>θ</mi><mo>=</mo><mtext>0,</mtext></mrow></mtd></mtr></mtable></mrow></mrow></mrow>
<mrow><mi>θ</mi><mo>=</mo><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>g</mi><mi>n</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>S</mi><mi>Σ</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mi>h</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msub><mtext>S</mtext><mi>Σ</mi></msub><mo stretchy="false">(</mo><mi>T</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mi>t</mi><mrow><mi>t</mi><mo>=</mo><mi>T</mi></mrow></munderover><mrow><msubsup><mi>ξ</mi><mn>1</mn><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><msub><mi>τ</mi><mn>1</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><msubsup><mi>ξ</mi><mn>2</mn><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><msub><mi>τ</mi><mn>2</mn></msub><mo stretchy="false">)</mo><mi>d</mi><mi>t</mi><mo>;</mo></mrow></mrow></mstyle></mrow>
<mrow><mtext>h</mtext><mo>=</mo><mi>arg</mi><mtext> min</mtext><mrow><mo>{</mo><mrow><msub><mtext>P</mtext><mrow><mi>Σ</mi><mtext>ош</mtext></mrow></msub></mrow><mo>}</mo></mrow><mo>;</mo></mrow>
где
<mrow><msub><mtext>P</mtext><mrow><mi>Σ</mi><mtext>ош</mtext></mrow></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mi>h</mi><mi>∞</mi></munderover><mrow><mi>p</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>S</mi><mi>Σ</mi></msub><mo>/</mo><mi>θ</mi><mo>=</mo><mn>0</mn><mo stretchy="false">)</mo><mi>d</mi><msub><mi>S</mi><mi>Σ</mi></msub><mo>=</mo><mstyle displaystyle="true"><mrow><munderover><mo>∫</mo><mrow><mo>−</mo><mi>∞</mi></mrow><mi>h</mi></munderover><mrow><mi>p</mi><mo stretchy="false">(</mo><msub><mi>S</mi><mi>Σ</mi></msub><mo>/</mo><mi>θ</mi><mo>=</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo><mi>d</mi><msub><mi>S</mi><mi>Σ</mi></msub></mrow></mrow></mstyle></mrow></mrow></mstyle><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>ξ</mi><mtext>1</mtext><mtext>n</mtext></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>θ</mi><msup><mi>S</mi><mrow><mn>1</mn><mi>n</mi></mrow></msup><mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>M</mi></munderover><mrow><msubsup><mi>S</mi><mi>m</mi><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msub><mi>n</mi><mn>1</mn></msub></mrow></mstyle><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>;</mo></mrow>
<mrow><msubsup><mi>ξ</mi><mtext>2</mtext><mtext>n</mtext></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mi>θ</mi><msup><mi>S</mi><mrow><mn>2</mn><mi>n</mi></mrow></msup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mstyle displaystyle="true"><munderover><mo>∑</mo><mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>K</mi></munderover><mrow><msubsup><mi>S</mi><mi>k</mi><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><msub><mi>n</mi><mn>2</mn></msub></mrow></mstyle><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>;</mo></mrow>
<mrow><mrow><mo>(</mo><mrow><msubsup><mi>x</mi><mn>0</mn><mi>n</mi></msubsup><mo>,</mo><mtext> </mtext><msubsup><mi>y</mi><mn>0</mn><mi>n</mi></msubsup></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>N</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><msubsup><mi>S</mi><mi>m</mi><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>,</mo><mtext> </mtext><msubsup><mi>S</mi><mi>k</mi><mi>n</mi></msubsup><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>M</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mi>k</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>K</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
1n
2n
1
2
Σ
1
2
Σош
Σ
(x,y) - искомые координаты местоположения ИРИ;
координаты n-го участка области пространственного мониторинга ИРИ;
, N - номер и количество участков области пространственного мониторинга ИРИ; θ∈[0,1] - случайный параметр различения; S(t), S(t) - реализация сигнала S(t) (искомого сигнала) на выходах первого и второго ПС соответственно;
- ложные сигналы, поступающие с фиксированных направлений пеленгования первого и второго ПС соответственно;
,
- номер ложного сигнала, поступающего с фиксированных направлений пеленгования первого и второго ПС соответственно; М, К - количество ложных сигналов, поступающих с фиксированных направлений пеленгования первого и второго ПС соответственно; n(t), n(t) - шумы на выходах первого и второго ПС соответственно; S(t,T) - сигнал на выходе интегратора; Т - интервал времени накопления; τ, τ - время накопления сигналов первого и второго ПС соответственно; Р - вероятность суммарной ошибки; ρ(S/θ) - функция правдоподобия; h - значение величины порога принятия решения.
Таким образом, у заявляемого способа появляются свойства, заключающиеся в возможности сокращения времени определения принадлежности местоположения ИРИ к ограниченной области пространства за счет одновременного согласованного сканирования антенными устройствами ПС участков ограниченной области пространства и корреляционной обработки параметров принимаемых сигналов ИРИ в каждом участке ограниченной области пространства. Тем самым заявленный способ устраняет недостатки прототипа.
<mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mover accent="true"><mrow><mn>1</mn><mo>,</mo><mi>N</mi></mrow><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ пространственного мониторинга источников электромагнитного излучения, основанный на определении координат и размеров области пространственного мониторинга ИРИ, делении области пространственного мониторинга ИРИ на N участков размерами, равными ширине диаграмм направленности антенных устройств минимум двух ПС, и определении их координат местоположения, одновременной ориентации диаграммы направленности антенных устройств минимум двух ПС в каждый n-й участок области пространственного мониторинга ИРИ, где
, приеме ПС сигналов ИРИ и измерении их параметров, сравнении между собой значений параметров сигналов ИРИ, принятых каждым ПС, и установке при совпадении измеренных параметров сигналов ИРИ координат их местоположения по координатам n-го участка области пространственного мониторинга ИРИ.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства. Например, реализация сравнения параметров сигналов ИРИ может базироваться на устройствах корреляционной обработки входящих данных (корреляторах).