Устройство измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования

Устройство для измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования относится к области радиопеленгации и предназначено для измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования (СОП) в ходе натурных испытаний, экспериментальных исследований, эксплуатации радиопеленгатора (РП). Устройство состоит из генератора тестовых сигналов, выход которого по полю подключен к входу радиопеленгатора, оборудованного приемником спутниковой навигации, установленного на местности. Новым является то что в него введен беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оборудованный приемником спутниковой навигации и линией двухсторонней радиосвязи, один радиомодем, которой установлен на БПЛА и подключен к генератору тестовых сигналов и приемнику спутниковой навигации, а другой радиомодем установлен на радиопеленгаторе и подключен к нему, при этом генератор тестовых сигналов установлен на БПЛА. Применение устройства позволит повысить точность измерения пространственно-частотного распределения СОП за счет увеличения количества дискретных измерений при одновременном сокращении времени проведения измерения и исключения влияния Земли и местных предметов.

Полезная модель относится к области радиопеленгации и предназначено для измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования (СОП) в ходе натурных испытаний, экспериментальных исследований, эксплуатации радиопеленгатора (РП).

Известно устройство, реализующее динамический способ измерения пространственно-частотного распределения СОП, включающее генератор тестовых сигналов, установленный на местности, выход которого по полю подключен к входу РП, установленного на вращающейся платформе. Облучение из одной точки генератором тестовых сигналов одновременно на нескольких частотах, заданных с необходимой дискретностью, при этом на каждой частоте может быть получена временная диаграмма измеряемого значения пеленга, отражающая зависимость СОП от направления прихода радиоволны. (Динамический метод измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования в ходе экспериментальных исследований радиопеленгаторных систем, А.А.Сирота и др. «Информационный конфликт в спектре электромагнитных волн», М., «Радиотехника», 2003 г., 12, стр.1920)

Недостатками данного устройства являются:

- возникновение дополнительных ошибок измерения при усреднении измеряемого пеленга за счет вращения носителя РП;

- наличие дополнительных ошибок измерения вызванных интерференцией переотраженных радиоволн от металлической поверхности вращающейся платформы (Современная радиоэлектронная борьба, под ред. В.Г.Радзиевского, М., «Радиотехника», 2006 г., стр.3133);

- сложность конструкции вращающейся платформы и обеспечение электропитанием носителя РП.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому положительному результату является устройство измерения пространственно-частотного распределения СОП методом «обноса», включающее генератор тестовых сигналов, выход которого по полю подключен к входу РП, которые размещены на местности. Путем последовательного «обноса» генератора тестовых сигналов вокруг РП, создают многократное облучение РП с различных направлений на различных частотах, задаваемых с равномерным шагом, что дает возможность на основе обработки результатов пеленгования ИРИ определить пространственно-частотное распределение СОП в виде таблиц «девиационных поправок». (Динамический метод измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования в ходе экспериментальных исследований радиопеленгаторных систем, А.А.Сирота и др. «Информационный конфликт в спектре электромагнитных волн», М., «Радиотехника», 2003 г., 12, стр.1920)

Недостатком данного устройства является зависимость точности измерения пространственно-частотного распределения СОП от длительной процедуры «обноса» одного генератора тестовых сигналов с различных направлений (с дискретностью 10°) на РП и многократного облучения его тестовым сигналом (до 7 час) и влияния Земли и местных предметов.

Технический результат предлагаемого устройства заключается в повышении точности измерения пространственно-частотного распределения СОП за счет увеличения количества дискретных измерений при одновременном сокращении времени проведения измерения и исключения влияния Земли и местных предметов.

Технический результат достигается тем, что в известное устройство для измерения пространственно-частотного распределения СОП, состоящее из генератора тестовых сигналов, выход которого по полю подключен к входу радиопеленгатора, оборудованного приемником спутниковой навигации, установленного на местности, введен беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оборудованный приемником спутниковой навигации и линией двухсторонней радиосвязи, один радиомодем, которой установлен на БПЛА и подключен к генератору тестовых сигналов и приемнику спутниковой навигации, а другой установлен на радиопеленгаторе и подключен к нему, при этом генератор тестовых сигналов установлен на БПЛА.

Результаты поиска известных технических решений в данной и смежных областях техники, с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными признаками заявленного устройства, показали, что в общедоступных источниках информации они отсутствуют. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «новизна».

Предлагаемое устройство промышленно применимо так как совокупность характеризующих его признаков обеспечивает возможность его существования, работоспособности и воспроизводимости, а для реализации могут быть использованы известные отечественные материалы и оборудование.

Функциональная схема предлагаемого устройства представлена на фиг.1. Схема, поясняющая принцип работы предлагаемого устройства, представлена на фиг.2. Форма файла данных результатов измерений представлена на фиг.3.

Устройство измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования содержит радиопеленгатор 1 с приемником спутниковой радионавигации 2, размещенного на местности, БПЛА 3, на котором установлены генератор тестовых сигналов 4, приемник спутниковой навигации 5 и один радиомодем 6.1 линии двухсторонней радиосвязи, который подсоединен к генератору тестовых сигналов 4 и приемнику спутниковой навигации 5. Другой радиомодем 6.2 линии двухсторонней радиосвязи установлен на радиопеленгаторе 1 и подключен к нему.

Предлагаемое устройство работает следующим образом (см. фиг.1). Испытуемый РП 1, оборудованный приемником спутниковой навигации 2, размещают на местности и определяют прямоугольные координаты его местоположения - x ₀, y₀. БПЛА 3, на котором установлен генератор тестовых сигналов 4, оборудованный приемником спутниковой навигации 5, радиомодемом 6.1 линии двухсторонней радиосвязи, выполняет полет на заданной высоте, определяемой назначением РП 1, по замкнутой траектории (окружности) вокруг РП 1. В ходе полета БПЛА 3, генератор тестовых сигналов 4 создает тестовое многочастотное поле _j, j=1, 2J, а приемник спутниковой навигации 5 измеряет текущие прямоугольные координаты - х_i, y_i местоположения БПЛА 3, которые по линии двусторонней радиосвязи передаются с радиомодема 6.1 на радиомодем 6.2, установленные на БПЛА 3 и РП 1 соответственно. На РП 1 измеряют пеленги - _i(_j), на многочастотное излучение генератора тестовых сигналов 4 в дискретные моменты времени - t_i, i=1, 2I, интервалы между которыми - t_i определяются скоростью и алгоритмом обзора РП 1 диапазона рабочих частот, выделенных для измерения _J-₁. В бортовом вычислителе РП 1 записывают файлы данных измерения (см. фиг.3), представляющие таблицы зависимости значений измеренного - _i(_j) и фактического _i пеленгов на БПЛА 3 от единого времени - t _i, определяемого с помощью приемников спутниковой навигации 2, 5.

С помощью соединения радиомодема 6.1 с генератором тестовых сигналов 4 осуществляют управление им в полете (включение, выключение изменения частоты). При этом значения фактического пеленга на БПЛА вычисляют по формуле

Возможность получения высокой точности измерения пространственно-частотного распределения СОП достигается тем (см. фиг.2), что измерение пеленга на излучение генератора тестовых сигналов 4 выполняют достаточно часто с дискретностью t_i=13 с, определяемой потенциальной возможностью РП определять пеленги. За время t_i=13 с угловое положение БПЛА 3 относительно РП 1 изменится на величину

Для оценки _i примем, что БПЛА 3 выполняет полет за время t_i по дуге окружности радиусом R=R_i =R_i-1, со скоростью. V=V_i=V_i-1 ,

где V_i - скорость полета БПЛА 3 в момент времени t_i;

R_i - расстояние (радиус окружности) между РП 1 и БПЛА 3 в момент времени t_i.

При t_i=2 с и полете БПЛА 3 со скоростью 60 км/час по окружности радиусом 500 м вокруг РП 1, дискретность измерения пеленга составит 2°, а число измерений СОП за один облет по окружности составит - 180, что значительно превышает число измерений в прототипе - 36.

Кроме того, при втором круге облета БПЛА 3 вокруг РП 1 значения фактических пеленгов будут не совпадать со значениями фактических пеленгов в первом облете, а, следовательно, измерения СОП можно проводить с необходимой степенью детальности.

Точность измерения СОП в основном будет определяться точностью измерения фактического пеленга на БПЛА в дискретные моменты времени измерения пеленгов t_i. B процессе измерения СОП координаты РП 1 (х ₀, y₀) не изменяются, источником погрешности измерения являются погрешность измерения местоположения БПЛА 3 на траектории полета (х_i, y_i). Приемники спутниковой навигации систем GPS, GLONAS, позволяют измерять местоположения БПЛА 3 с погрешностью, что соответствует погрешности измерения фактического направления при R_i=500 м, и при R_i=1000 м. (4)

Из анализа (4) следует, что для повышения точности измерения СОП необходимо, чтобы БПЛА 3 выполнял полет по окружности радиусом 1000 м.

В ходе проведения натурных испытаний РП 1 различного назначения возникает необходимость размещения тестового генератора 4 на различных высотах, соответствующих углу места - приема сигнала ИРИ. Кроме того, увеличения высоты расположения генератора тестовых сигналов снижает влияние интерференционное влияние Земли на результат измерения. Предлагаемая полезная модель позволяет установить необходимую высоту полета БПЛА 3. Н _П=Rtg в зависимости от назначения РП 1.

Сокращение времени проведения измерения оценивается временем одного облета БПЛА 3 вокруг РП 1

Обработка результатов измерения заключается в вычислении ошибки пеленгования - _i(_j) по известным формулам пространственно-частотного распределения СОП в виде таблиц «девиационных поправок» (М.Е.Старик, И.С.Кукес, Основы радиопеленгации, Л., 1953 г., стр.250253)

где - среднее значение измеренного пеленга в момент времени t_i. на _j частоте.

Полезная модель промышленно применима на основе использования отечественных материалов, устройств и оборудования.

В качестве БПЛА 3 можно использовать отечественные БПЛА «Орлан 3», имеющий следующие основные технические характеристики:

- взлетный вес - 4,7 кг;

- вес полезной нагрузки (генератор тестовых сигналов) - 1,0 кг;

- скорость полета - до 70 км/час;

- время нахождения в воздухе - 2 ч.;

- максимальная высота - 4 км;

- система спутниковой навигации - GPS;

- система линии двухсторонней радиосвязи - GSM/DCS.

В качестве генератора тестовых сигналов можно использовать тестовый генератор АРК - ТГ2, ЗАО «ИРКОС», масса которого составляет 0,5 кг Компенсация СОП путем введения «девиационных поправок» повышает точность пеленгования реальных источников радиоизлучения.

Устройство для измерения пространственно-частотного распределения систематической ошибки пеленгования, состоящее из генератора тестовых сигналов, выход которого по полю подключен к входу радиопеленгатора, оборудованного приемником спутниковой навигации, установленного на местности, отличающееся тем, что в него введен беспилотный летательный аппарат (БПЛА), оборудованный приемником спутниковой навигации и линией двухсторонней радиосвязи, один радиомодем, которой установлен на БПЛА и подключен к генератору тестовых сигналов и приемнику спутниковой навигации, а другой радиомодем установлен на радиопеленгаторе и подключен к нему, при этом генератор тестовых сигналов установлен на БПЛА.