Модели ошибок пеленгования источников радиоизлучения на летно-подъемных средствах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модели ошибок пеленгования источников радиоизлучения на летно-подъемных средствах

В.А. Павлов, Р.С. Нистратов, А.В. Петров

Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина» (ВУНЦ ВВС ВВА), Воронеж, Российская Федерация, pavlov_viktor@live.ru, jack3.5mme@gmail.com, andviktpetrov@yandex.ru

Аннотация

радиоизлучение пеленгование амплитудный азимутальный

Проведен анализ влияния угла места источника радиоизлучений на точность пеленгования фазовых и амплитудно-фазовых азимутальных радиопеленгаторов. Получены аналитические модели ошибок, построены зависимости ошибок пеленгования азимутальных радиопеленгаторов от угла места в азимутальном секторе.

Ключевые слова: угол места, летно-подъемное средство, радиопеленгатор, источник радиоизлучения.

Models of errors in direction finding of the radio emission sources on flight-lifting facilities

V. A. Pavlov, R. S. Nistratov, A. V. Petrov

Military education scientific center of Air Force «N.E. Zhukovsky and Yu.A. Gagarin Air Force Academy», MESC AF «AFA»), Voronezh, Russian Federation, pavlov_viktor@live.ru, jack3.5mme@gmail.com, andviktpetrov@yandex.ru

Annotation. The analysis of the effect of the angle of the source of radio emission of phase and amplitude-phase azimuth radio-direction finder is analyzed. Analytical error models obtained, the dependence of errors in direction finding of azimuth radio direction finder on the elevation angle in azimuth sector is constructed.

Keywords: tilt, flight-lifting facility, radio direction finder, radio emission source.

В современных условиях организационно-технические системы (ОТС) для решения задач по функциональному предназначению все чаще используют летательные аппараты с размещенными на борту радиоэлектронными объектами и средствами различного назначения. Для систем радиомониторинга, использующих для решения задач радиоконтроля в основном азимутальные радиопеленгаторы, определяющие направление на источник радиоизлучения (ИРИ) в горизонтальной плоскости [1]. Это обстоятельство обусловливает актуальность задачи оценивания ошибок радиопеленгования ИРИ на борту летно-подъемных средств (ЛПС).

Настоящая статья посвящена обоснованию подхода к выявлению и разработке методики оценивания ошибок пеленгования фазового азимутального радиопеленгатора, использующего в качестве углового датчика антенные системы на основе пеленгационных пар.

Порядок работы фазового радиопеленгатора

Простейший фазовый радиопеленгатор, схема которого представлена на рис. 1, включает в свой состав:

Рис. 1. Структурная схема простейшего фазового радиопеленгатора.

пеленгационную пару (два идентичных антенных элемента, разнесенных на расстояние b, называемое базой пеленгационной пары);

блок селекции и усиления;

устройство для измерения разности фаз Дц откликов сигнала s(щt) в каналах радиопеленгатора - фазометр;

вычислитель, обеспечивающий вычисление пеленга на основании информации об измеренной разности фаз.

Для случая, когда расстояние до ИРИ значительно превышает величину базы пеленгационной пары падающую на антенную систему волну можно считать плоской. Основные соотношения для рассматриваемого случая при ориентации пеленгационной пары по сторонам света «восток-запад» иллюстрируются на рис. 2.

Учитывая, что электромагнитное поле сигнала является полем бегущей волны [2], находим фазовый сдвиг отклика сигнала в первой антенне относительно отклика во второй

, (1)

где л - длина волны сигнала.

Рис. 2. Иллюстрация для определения разности фаз откликов сигнала в антеннах фазового радиопеленгатора.

Анализ (1) показывает, что в разности фаз откликов сигналов в антеннах фазового радиопеленгатора содержится информация о направлении прихода радиоволн. Таким образом (1) позволяет определить азимут ИРИ

. (2)

Видно, что (2) не дает однозначного значения пеленга. Варианты решения вопросов устранения неоднозначности отсчета пеленга подробно рассмотрены в [3].

Модель учета высоты источника радиоизлучения

Учитывая, что целью работы является исследование влияния высоты ЛПС с ИРИ на борту на точность определения азимута, ограничимся исследованием точности пеленгования в первом квадранте (от 0 до р/2), поскольку характер изменения точности пеленгования в других квадрантах подчиняется тому же закону. При пеленговании ИРИ на ЛПС на величину фазового сдвига влияет значение угла места в, значение которого изменяется от 0 до р/2. С учетом сказанного имеем:

, (3)

а значение пеленга вычисляется по формуле

. (4)

С использованием (2) и (4) можно записать

.

Используя известные соотношения между обратными тригонометрическими функциями [4], запишем

. (5)

Подставив в (5) значения (1) и (3) получаем

. (6)

Учитывая (1) и (3) выражение (6) можно представить в виде

и после преобразований:

. (7)

Рис. 3. Изменение погрешности измерения пеленга пеленгационной парой восток-запад.

Для двухканальных фазово-амплитудных радиопеленгаторов методика определения ошибки должна учитывать осуществляемое фазово-амплитудное преобразование, в результате которого информация о пеленге переносится из разности фаз откликов сигналов в антеннах пеленгационной пары в амплитуды суммарного и разностного напряжений.

Для пеленгационной пары «север-юг» амплитудные уравнения можно представить в виде [5]

(11)

Для пары «восток-запад»

(12)

В радиопеленгаторах для определения пеленга используются разностные напряжения. Выражение для определения азимута имеет вид

, (13)

а ошибка измерения пеленга из-за подъема ИРИ над землей может быть вычислена по формуле

. (14)

Рис. 4. Изменение ошибки измерения пеленга в зависимости от высоты подъема ИРИ.

Заключение

Проведенный анализ показал, что ошибка пеленгования азимутального радиопеленгатора возрастает с увеличением значения угла места.

При этом для интерферометра она минимальна в случае прихода волны с направления нормали к оси пеленгационной пары. Это объясняется тем, что в рассматриваемой ситуации изменение разности фаз откликов сигнала антенных элементов не зависит от угла места.

Для амплитудно-фазовых пеленгаторов ошибка пеленгования так же возрастает с увеличением угла места, носит квадрантальный характер и минимальна для случая прихода волны в створных направлениях (кратных р/4+n р/2).

Для фазовых радиопеленгаторов включая доплеровские увеличение угла места не приводит к ошибкам определения азимута, однако за счет уменьшения действующей высоты антенны при увеличении угла места приводит к ухудшению отношении сигнал/шум на входе радиопеленгования. Это обусловливает увеличение дисперсии случайной ошибки.

Литература

1. Рембовский А.М., Ашихмин А.В., Козьмин В.А. Автоматизированные системы радиоконтроля и их компоненты / Под ред. А.М. Рембовского. - М.: Горячая линия - Телеком. 2017. - 424 с.

2. Кукес И.С., Старик М.Е. Основы радиопеленгации. - М.: Советское радио, 1964, 640 с.

3. Денисов В.П., Дубинин Д.В. Фазовые радиопеленгаторы: Монография. - Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2002.- 251 с.

4. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - 13-е изд. исправленное. - М.: Наука, 1986. -544 с.

5. Мезин В.К. Автоматические радиопеленгаторы. - М.: Советское радио, 1969. - 216 с.

References

1. Rembowski A.M., Ashikhmin A.V., Kozmin V.A. Automated radio monitoring systems and components. [Rembowski A.M., Ashihmin A.V., Kozmin V.A. Avtomatizirovannyye sistemy radiokontrolya i ikh komponenty]. Moscow: Hot Line - Telecom, 2017, 424 p.

2. Kookes I.S., Stariq M.E. Basics of radio direction finding. [Kookes I.S., Stariq M.E. Osnovy radiopelengatsii]. Moscow: Soviet radio, 1964, 640 p.

3. Denisov V.P., Dubinin D.V. Phase radio direction finders. [Denisov V.P., Dubinin D.V. Phazovye radiopelengatory]. Monograph. Tomsk: Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, 2002, 251 p.

4. Bronstein I.N., Semendiaev K.A. A handbook on mathematics for engineers and students of higher technical education institution. [Bronstein I.N., Semendiaev K.A. Spravochnik po matematike dlia ingenerov I studentov vtuzov]. 13th edition, Moscow: Science, 1986, 544 p.

5. Mezin V.K. Automated radio direction finder. [Mezin V.K. Avtomaticheskie radiopelengatory]. Moscow: Soviet radio, 1969, 216 p.

Размещено на Allbest.ru