Автор: Логинов Юрий Иванович, к.т.н, с.н.с.С-Петербург.
Radio direction finder as a passive radar.
Author: Loginov Yuri Ivanovich, Candidate of Technical Sciences, S.N.S.St. Petersburg.
Аннотация.
Постановка проблемы.
Известно, что радиопеленгатор, как пассивное средство, позволяет определить только направление на источник радиоизлучения, но не определяет его координаты местоположения и расстояние. Кроме того, в технической литературе [1,2,3] утверждается, что «в отличие от так называемой активной радиолокации, пассивная радиолокация. не позволяет найти дальность лоцируемого объекта по данным приёма сигналов только в одном пункте. Для полного определения координат объекта якобы необходимо совместное использование нескольких (³2) РЛС, разнесённых на некоторое (известное) расстояние». Утверждение авторов [1,2,3] является не только ошибочным, но и вредоносным. Вредоносность его состоит в том, что оно даже не предполагает принципиальную возможность создания способа радиолокации, защищенного от обнаружения своего местоположения средствами локации радиотехнической разведки противника (РТР). Действительно, совместное использование нескольких (³2) РЛС, разнесённых на некоторое (известное)расстояние, требует организации обмена информацией между РЛС, и, следовательно, демаскирует себя средствами радиотехнической разведки.
Цель.
Утверждение о невозможности определении КМПИРИ из одной точки аналогично утверждению ЦК КПСС в свое время, что кибернетика является буржуазной лженаукой, отбросившему СССР на десятилетия назад. Кроме того, особая вредоносность заключается в совершенно неверной ориентации студентов вузов и курсантов военных училищ на невозможность создания пассивной радиокоординатометрии на основе однопозиционных способов. Одновременно с этим, необоснованно пропагандируется перспективность многопозиционных РЛС. К преимуществам многопозиционных систем, по сравнению с однопозиционными РЛС, обычно относят [4]: «более высокую помехоустойчивость; высокую точность завязки и сопровождения траекторий целей; большую информативность. Рассредоточенность в пространстве и избыточное число позиций значительно повышают живучесть многопозиционных РЛС (МПРЛС). При этом выход из строя какой-либо из позиций не приведет к полному нарушению работоспособности, а вызовет лишь частичное ухудшение характеристик МПРЛС».
Но такие РЛС совершенно не защищены от средств радиотехнической разведки противника и будут в первую очередь уничтожены или «подавлены» комплексами радиоэлектронного противодействия противника. При этом, даже не возникает и вопроса о возможности определения координат местоположения и расстояния до источника радиоизлучения такими пассивными средствами, как радиопеленгатор , да еще и защищенными от средств радиотехнической разведки противника. Но оказывается, что такая возможность у радиопеленгаторов имеется. Доказательство такой возможности и является целью настоящей статьи. Доказательство основано на использовании понятия « замечательные точки» треугольника или «центров треугольника», которое введено профессором математики университета Эвансвилла (штат Индиана, США) Кларком Кимберлингом [5].
Основное внимание уделено достижению точности определения расстояния до искомого источника радиоизлучения.
Результаты. Выполнен расчет для трех пассивных радиолокаторов, имеющих различные координаты местоположения пеленгатора и вспомогательного поста. Полученные значения точности определения горизонтального расстояния от радиопеленгатора до искомой цели не превышают 6,2%,что вполне достаточно для внедрения предложенного способа в авиацию.
Практическая значимость. Измерив с помощью пеленгатора из одной точки, например, А азимут на искомый источник и определив ручным способом координаты центра выбранного треугольника, получаем координаты местоположения искомого источника излучения и горизонтальное расстояние до него, а по углу возвышения ε и наклонное расстояние. При переводе барицентрических координат центров треугольников, приведенных в [5],в прямоугольную систему можно более облегченным методом произвести указанные выше расчеты.
Ключевые слова: Пассивный радиолокатор, пеленгатор, центр треугольника, замечательные точки.
Annotation. Problem statement. 2) radars, spaced on a certain³2) radars separated by a certain (known) distance." The authors' statement [1,2,3] is not only erroneous, but also malicious. Its harmfulness lies in the fact that it does not even imply the fundamental possibility of creating a radar method that is protected from detecting its location by means of the enemy's electronic intelligence (RTR) location. Indeed, the joint use of several (³It is known that the radio direction finder, as a passive means, allows you to determine only the direction to the source of radio emission, but does not determine its location coordinates and distance. In addition, the technical literature [1,2,3] states that "in contrast to the so-called active radar, passive radar. it does not allow to find the range of the object being located according to the signal reception data in only one point. In order to fully determine the coordinates of the object, it is allegedly necessary to use several (
Рассмотрим подробно, как реализуется преобразование пеленгатора в пассивный радиолокатор. Введем произвольную точку В для создания треугольника АВС и найдем координаты его центра Xg,Yg., используя какое либо из свойств полученного треугольника. Например, свойство пересечения медиан (или биссектрис или перпендикуляров) в одной точке. Координаты центра треугольника Xg,Yg будут определяться только одной независимой переменой – широтой местоположения источника Xc или его долготой Yс. При практической реализации способа может быть использован пеленгационный комплекс «Барс МПИ-2» [6] с основными тактико-техническими характеристиками:
Диапазон анализируемых частот- 25–18000 МГц.
Полоса пропускания аналоговых трактов- 20 МГц.
Скорость сканирования при анализе загрузки частотного диапазона -500 МГц/с.
Инструментальная погрешность измерения направления на ИРИ в секторе 360°:
· 5,0 градусов (6,9 %) в диапазоне 25…80 МГц;
· 3,0 градуса ( 4%) в диапазоне 80…200 МГц;
· 2,0 градуса в (3 %) диапазоне 200…600 МГц;
· 1,0 градус (1,5 %) в диапазоне 600…3000 МГц;
10,0 градусов (13 %) в диапазоне 3000…18000 МГц .
Для определения азимута на ИРИ может быть использована антенная система и приемное устройство комплекса «Москва-1»[7].
В энциклопедии центров треугольника, поддерживаемой профессором математики университета Эвансвилла (штат Индиана) Кларком Кимберлингом, в 2017г было приведено более 6000 замечательных точек треугольника. В настоящее время их уже более 72000 и продолжает увеличиваться. Известны точки: Брокара, Жергона, Аполлония, Ван Абеля, Лемуана, Нагеля, Наполеона, Понселе, Шифлера, и многих других.
Рис..1.Треугольник АВС с тремя замечательными точками.
G- точка пересечения медиан (центроид), I-точка пересечения биссектрис(инцентр), L-точка Лемуана.
На рис.1 приведен треугольник АВС с тремя замечательными точками: центроидом, инцентром и точкой Лемуана. В качестве примера для использования этих точек треугольника для однопозиционного способа определения КМПИРИ ниже приведен расчет по способу медиан. Согласно этому способу необходимо найти координаты центра тяжести масс треугольника (центроид), используя выражения для медиан из вершин А и В, а уже затем и вычислить координаты вершины С, как координаты МПИРИ и расстояние до ИРИ. При этом, координаты МПИРИ определяются как координаты точки пересечения измеренной с помощью пеленгования искомого источника азимутальной прямой АС с третьей медианой CGN..Центр треугольника для способа медиан найдем как точку пересечения двух медиан ВGE и AGД с основаниями на сторонах АС и ВС Уравнения медиан запишем через матрицы:
Теперь можно, подставив (15) в (14), получить и вторую координату Хg. Координаты центроида Yg и Хg зависят только от искомой широты Xc или только от искомой долготы Yc, так как последние связаны через измеренный азимут α соотношением:Y=Ya + (X – Xa) Ctgα (16). Представим это соотношение (16) в другом виде: Y= К1 X+B1, где : К1=Ctgα- котангенс угла наклонаизмеренной на РКП азимутальной линии с углом α, B1= Ya -Xa Ctgα-величина отсечки на ординате. Теперь, используя координаты Хg и Yg , можно определить КМПИРИ в точке С, как координаты точки пересече6ния азимутальной линии с углом α и медианы CGN.Для этого получим выражение для медианы CGN. Выражение уравнения медианы CGN найдем через матрицу;
Для оценки точности определения горизонтальной дальности КМПИРИ (его проекции на плоскость) использована база данных РЭС примененного РКП. Использование базовых РЭС (БРЭС) правомерно, так как они находятся в том же секторе по азимуту и площади, что и искомый ИРИ. Методика расчета погрешности определения расстояния до ИРИ принята следующая. Задаются азимуты на МПИРИ с интервалами через 0,2 радиана в диапазоне +/- π радиан и величина разброса этих азимутов по нормальному закону до 6%. для каждого из задаваемых с разбросом азимутов выбрана 60. Для каждого азимута вычисляются координаты МПИРИ и горизонтальное расстояние от РКП до ИРИ. Определяется разность вычисленных горизонтальных расстояний и истинных расстояний, за которые принимаются расстояния до ИРИ, вычисленные для заданных азимутов. Определяется СКО разности этих расстояний.. Отношение таких СКО к среднему значению разности дальностей принимаются за погрешность определения горизонтальных расстояний от РКП до искомого ИРИ. Расчеты погрешности определения КМПИРИ выполнены с использованием пакета анализа программы Excel. В результате имитации измерения азимутов α в диапазоне +/- 180 градусов и угла возвышения ε в 30 градусов со среднеквадратическим отклонением по нормальному закону до 6% проведенные расчеты показали приемлемую погрешность определения, как наклонной, так и горизонтальной дальности, не превышающую 6,15%. . Расчеты погрешности выполнены для трёх вариантов значений координат вершин треугольника и приведены в табл.1, 2 и 3.
Для способа медиан вычисленная максимальная ошибка определения
горизонтальной дальности от РКП до МПИРИ не превысила 6.15%
а минимальная составила 0,5% при заданном разбросе до 0,05 рад
и 60-кратной статистике вычисленных азимутов на искомый ИРИ
Литература.
1. Липатников В. А.,Соломатин А. И.,Терентьев А. В.Радиопеленгация. Теория и практика. — Спб. : ВАС, 2006. —
2. Малышкин Е. А. Пассивная радиолокация. — М., 1961.
3.Вавилов С. И. Большая советская энциклопедия / под ред. Б.А. Введенского, С. И. Вавилова. — Изд. 2-е. Т. 31. — М.: Научное издательство «Большая Советская энциклопедия», 1950–1958.
4. Черняк В. С. Многопозиционная радиолокация / В. С. Черняк - М.:
Радио и связь, 1993. - 416 с.
М.: Радиотехника 2007.г. - 114 с
5. Логинов Ю. И. Способы пассивной радиолокации.
Издательство «Бук». г. Казань,2019. 378с
6.Барс-МПИ2 Комплексы пеленгования источников...
ooo-pribor.ru›equipment/id31057/
ru.wikipedia.org›Москва-1 (РЭБ)
Комплекс 1Л267 радиоэлектронной борьбы (РЭБ)
