Рис.3 Кутомірний метод визначення...

1.Кутномірний, кутомірно-дальномірний та різницево-дальномірний методи визначення місцезнаходження джерел радіовипромінювань.

1.1 Загальна характеристика методів.

Залежно від параметра електромагнітного поля, використовуваного щодо місця розташування РЕМ, розрізняють: амплітудні, тимчасові, фазові і частотні методи. За параметрами електромагнітного поля, що вимірюються, можуть бути визначенігеометричні величини: пеленг, відстань до РЕМ, різницю відстаней від РЕМ до двох точок прийому.

Виміряним геометричним величинам відповідаютьлінії положенняРЕМ на площині (ЛП) абоповерхні положення(ПП) у просторі.

Форма ЛП або ПП і їх співвідношення залежать від методу визначення місцезнаходження (МП) (рис.1).

Рис.1 Форми та співвідношення для ліній та поверхонь положення.

Наприклад, для далекомірної системи: М – джерело ІРІ (РЕМ); О1 – засіб розвідки (навігаційна точка НТ); геометрична постійна

ЛП: х 2 + у 2 = R 2 - Концентрична коло з центром в НТ.

ПП: х 2 + у 2 + Z 2 + R 2 – сфера із центром у НТ.

Визначення:Геометричне місце точок можливого положення РЕМ на площині (в просторі), для яких геометрична величина, що визначає місце розташування об'єкта, є постійна, називається лінією (поверхнею) положення.

Для однозначного визначення МП необхідно, щоб у області знаходження РЕМ перетиналося не менше 2хліній або не менше трьох поверхонь положення (одна з яких поверхня Землі).

В даний час застосовуються наступні методи визначення МП випромінюючих РЕМ: кутомірний, різницево-далекомірний, сумарно-далекомірний, кутомірно-далекомірний, далекомірний,комбінований.

Розглянемо деякі з них.

1.2Кутномірний (пеленгаційний) методзаснований на визначенні МП, як точки перетину ЛП, відповідних виміряним у двох рознесених точках прийому пеленгами (рис.2).

Рис.2 Кутомірний метод позиціонування ІРІ на площині.

Для визначення МП «і» на площині достатньо виміряти j аз1 і j аз2. Тоді за теоремою синусів:

;

де d – база, о1 та о2 – точки прийому (НТ)

Для визначення МП «і» у просторі (рис.3) вимірюються азимутальні кути j аз1 j аз2 та кут місця в одній з точок прийому. Або навпаки – кути місця j ум1 і j ум2 у двох точках прийому та азимут в одній з них.

Рис.3 Кутомірний метод визначення місцезнаходження ІРІ у просторі.

Найважливішою оцінкою, що визначає вибір способу визначення МП є похибка вимірювань. Однак безпосередньому виміру в апаратурі піддаються електричні параметри з характерною для системи похибкою. Похибки пов'язані наступним функціональним ланцюжком:

де s е - Помилка визначення електричного параметра;

s р – помилка визначення геометричного параметра;

s л – помилка визначення ЛП (ПП);

s Д – помилка визначення МП.

Помилки визначення лінійного та геометричного параметрів пов'язані співвідношенням:

s лр = Кл s р , де Кл - коефіцієнт лінійної помилки (визначається вибраним методом визначення МП).

Наприклад, для кутомірного методу (площинний випадок):

Для аналізованого малюнка Д=Д1, а - помилка визначення кута.

Вона пов'язана з помилкою визначення електричного параметра, наприклад фази. В свою чергу

Аналіз показує,що найбільша точність визначення МП буде при a @ 110 про розташування РЕМ на нормалі до середини бази при відносно невеликих Д.

Найгірша точність відповідає напрямкам на РЕМ, близьким до напряму бази.

Точність визначення МП може бути збільшена при багаторазовому пеленгуванні (10-15 пеленгів), але при цьому виникає небезпека фальшивих пеленгів (рис.4)

Рис.4 Виникнення хибних пеленгів

Тут поряд з визначенням 3хістинних джерел І1, І2, І3 виявляється 6 хибних (ЛИ).

Виняток ЛП можливе за рахунок розпізнавання джерел шляхом порівняння за параметрами сигналів (f, tu, Tu), або шляхом взаємокореляційної обробки сигналів, що приймаються в о1, о2.

Достоїнства методу- простота.

Недоліки методу- необхідність узгодження огляду з 2хточок та залежність помилок від положення джерела.

1.3Розносно-дальномірний методзаснований на вимірюванні відносного запізнення сигналів, що приймаються в 3хпунктах прийому, і знаходженні ЛП (гіпербол), а також обчисленні координат точки перетину ЛП (рис.5)

Рис.5 Різностно-дальномірний спосіб позиціонування

Тут А1, А2, А3 -рознесені точки спостереження, що належать різним базам А1, А2, d12 і А2, А3, d23. Фокус гіпербол збігаються з точками спостереження. Різниці відстаней, які визначаються шляхом вимірювання відносного запізнення сигналів, будуть:

Вони є параметрами гіпербол, якими гіперболи будуються. (Гіпербола - геометричне місце точок, для кожної з яких різниця відстаней до фокусів є постійна величина (рис.1)

Просторове положення джерела ЕМІ визначається за трьома різницями дальностей, виміряниху 3х, 4хприймальних пунктах. МП джерела ЕМІ – точка перетину трьох гіперболоїдів обертання.

Лінійна помилка методу:

, де - СКО визначення Р.

У свою чергу;

j - кут під яким видно базу А1 А2 з точки І

Зазвичай бази (А1А2) і (А2А3) розташовуються не на одній лінії а під a = 60-90 про

Для визначення тимчасових затримок Dt12 і Dt23 використовують, наприклад, передній фронт імпульсу сигналу РЕМ.

Для зменшення s л базу потрібно збільшувати. Точність визначення МП даним методом висока (десятки м).

Розглянутий метод застосовується у пасивних імпульсних (тимчасових) та кореляційно-базових системах визначення місцезнаходження джерел ЕМІ.

При використанні пасивних різницево-дальномірних систем також можливе виявлення хибних неіснуючих джерел ЕМІ в тих випадках, коли джерело випромінює періодичні сигнали з малим періодом прямування (з малою шпаруватістю). На часовому інтервалі, що дорівнює різниці часу поширення сигналу від джерела до приймача, укладається кілька періодів випромінюваних сигналів.

В результаті система вимірює велику кількість різниць дальностей та визначає відповідно велику кількість гіперболічних поверхонь. Багато хто з них є хибними.

Усунути таку неоднозначність можна шляхом рознесення джерел за кутовими координатами, тобто. спільним застосуванням різницево-дальномірного та тріангуляційного методів.

Крім розглянутих знаходять застосування комбінації методів:кутомірно-дальномірний і кутомірно-різностно-дальномірний (рис.6,7).

Рис.6 Дальномірно-кутомірний спосіб

Рис.7 Кутомірно-різновідно-дальномірний спосіб

2. Похибкавизначення місцезнаходження джерела

Встановимо зв'язок між помилкою олределення МП та лінійними помилками, справедливий для будь-якого методу (рис.8)

Рис.8 Визначення помилки розташування

Тут Р1 та Р2 істинні ЛП для геометричних параметрів Р1 та Р2,

Р1+ D Р1 і Р2+ D Р2 – ЛП виміряні, віддалені від дійсних величини лінійних помилок D n 1 і D n2; М - справжнє МП об'єкта, М - знайдене (виміряне); r – помилка МП об'єкта.

З D МОМ можна знайти:

r 2 = a 2 + в 2 ± 2ав cos b де , .

Тоді.

Переходячи до СКО і вважаючи вимірювання ЛП Р1 та Р2 некорельованими отримаємо: .

Тут - дисперсії помилок визначення ліній становища.

Висновок:для будь-яких методів при заданих лінійних помилках - помилка МП s Д мінімальна при b = 90 про.

У РРТР широко поширені кутомірний та кутомірно-дальномірний методи, як єдині методи, що дозволяють однозначно визначати МП.

Недоліком кутомірного методу є залежність помилки МП від дальності та порівняно більші значення помилок.

Останнім часом дедалі частіше використовується гіперболічний метод. Його переваги:

Висока точність визначення МП;
Відсутність потреби у точній орієнтації антен;
Можливість використання слабоспрямованих антен (широка зона огляду);
Можливість використання висот для носія апаратури РРТР і, отже, велика дальність дії.

неможливість визначення МП джерела немодульованого коливання;
Необхідність тимчасової синхронізації між пунктами прийому з точністю до 10 -8;
Залежність точності від виду модуляції (краще для гострої АКФ модулюючогосигналу);
Витрати часу на виміри. На відміну від пеленгатора, де результат – пеленг, у РДС формуються вибірки сигналів. Вони передаються з усіх постів загальний пост обчислення координат, де визначаються відповідні затримки, а, по ним МП.

Для визначення МП ІРІ з довільними видами модуляції кращі кутомірні системи на основі пеленгаторів.