1 Специфика решения задач и методы определения местоположения источника радиоизлучений

Для ОВЧ-УВЧ диапазона в настоящее время, в основном, использу­ется пеленгационный метод определения местоположения ИРИ. Однако, существует и разработан для совместного использования с пеленгационным, разностно-дальномерный метод. Метод основан на анализе в системе единого времени разности фаз огибающих сигналов, принимае­мых в трех и более разнесенных пунктах. При этом используется тот случай, когда для ОВЧ-УВЧ диапазонов период изменения огибающей соизмерим, и чаще всего превышает расстояние от ИРИ до пунктов при­ема. Для каждых двух пунктов приема существует линия, проходящая через ИРИ, на которой расположены точки с полученным значением разности фаз огибающих. Для трех пунктов это будут уже три линии, и их пересечение определяет местоположение ИРИ. Метод этот не точнее пеленгационного, требует наличия системы единого времени и быстро­го обмена информацией, поэтому он совмещается с пеленгационными и позволяет дополнительно уточнить местоположение ИРИ (например, может использоваться для определения качества пеленгов).

Ошибки пеленгования

При реальном использовании пеленгаторов на точность пеленгования влияет большое количество различных факторов. Основные из них:

• аппаратурная погрешность;

• воздействие «когерентных помех» [2];

• влияние подстилающей поверхности;

• воздействие сосредоточенных помех (помех «в совмещенном канале»);

• влияние модуляции сигнала;

• влияние временных изменений характеристик канала связи.

Влияние мешающих факторов, количественно учитывается значением соответствующей ошибки пеленгования. Можно выделить следующие ошибки пеленгования.

Аппаратурная (инструментальная) ошибка. Это ошибка отсчета пеленга в идеальных условиях (при отсутствии переотражений, влияния подстилающей поверхности, помех, искажений поляризации и т.д.), при приеме сигнала заданной поляризации и получении отсчета пеленга за заданное (рабочее — Т_раб) время пеленгования, при заданном уров­не сигнала в месте расположения антенн пеленгатора. Этот уровень определяют как чувствительность пеленгатора в мкВ/м. Аппаратурная ошибка определяется во всем заданном диапазоне частот и диапазо­не углов прихода сигнала.

В основном, это систематическая ошибка, однако, в ней может быть случайная составляющая (например, определяемая методом обработки, дискретностью отсчетов и т.д.). В принципе, аппаратурная ошибка может быть уменьшена калибровкой аппаратуры по частоте и углу прихода сигнала.

Обычно приводится среднеквадратическая или средняя и максимальная аппаратурная ошибка.

Ошибка, определяемая наличием переотраженных сигналов (наличием «когерентной помехи»). Уровень переотраженных сигналов определяется каналом распространения радиоволн, при этом наибольшее влияние оказывает ближайшее окружение пеленгатора. Зависимость величины ошибки пеленгования от уровня когерентной помехи определяет возможности пеленгатора при работе в условиях наличия переотражений.

Ошибка, определяемая влиянием подстилающей поверхности. В принципе природа этой ошибки близка к предыдущему случаю, однако, ее реально можно уменьшить, выполняя определенные требования по установке антенн и выбирая соответствующую антенную систему.

Ошибка, определяемая наличием сосредоточенной помехи. Это так называемая помеха «в совмещенном канале» [2], случай, когда в тракте основной избирательности приемника пеленгатора присутствует сигнал от другого источника радиоизлучения.

Ошибка, определяемая наличием модуляции сигнала. Это ошибка, в основном, зависящая от параметров пеленгационных трактов, выбранного метода и конкретной реализации пеленгатора.

Ошибка, определяемая изменением во времени характеристик канала связи. Это ошибка, характерная, прежде всего, для пе­ленгаторов, расположенных вблизи земли (например, мобильных). Для постоянного расположения ИРИ и пеленгатора, чаще всего (по крайней мере, на достаточно большом временном интервале) характеристики канала связи можно считать постоянными, что обычно и принимается для стационарных пеленгаторов.

Эксплуатационная точность пеленгования

Аппаратурная ошибка — это потенциальная точность пеленгатора. Остальные ошибки связаны с реальной работой пеленгатора. Однако, при эксплуатационных испытаниях ошибка пеленгования определяется лишь расположением пеленгатора и каналом связи, т.е. для стационарного пеленгатора эксплуатационная ошибка — это практически аппаратурная ошибка и ошибка за счет воздействия когерентных помех, с учетом влияния подстилающей поверхности. Для мобильного пеленгатора в эксплуатационную ошибку автоматически войдет изменение во времени канала связи за счет движения автомобиля и окружающих движущихся объектов. Влияние модуляции и помехи в совмещенном канале может быть получено как параметр пеленгатора, а частота возникновения ситуаций, при которых эти моменты необходимо учитывать, в принципе, может быть рассчитана.

Ситуации, когда возникает когерентная помеха, при разнообразных вариантах расположения ИРИ и пеленгатора и образующихся при этом каналах связи, не поддаются точной вероятностной оценке, и поэтому реальная эксплуатационная ошибка пеленгования объективно может быть определена лишь статистически при проведении представительных эксплуатационных испытаний и является основополагающей характеристикой пеленгатора.

Иногда эксплуатационную ошибку пеленгования определяют не по всем ситуациям, а только по тем, которые дают ошибку пеленга в пределах некоторого допустимого значения, и отдельно определяется процент (или вероятность) ситуации, когда пеленг превышает это допустимое значение. Такие пеленги называют недостоверными, и, вероятность их получения является важной характеристикой пеленгатора. Обычно эти пеленги не учитываются при определении местоположения ИРИ, однако, если вероятность получения их достаточно велика (например, более 10 %), то необходимо иметь избыточное количество пеленгаторов, та­кое, чтобы при исключении, хотя бы одного из них, осталось еще три пеленгатора для определении местоположения ИРИ.

Ориентировочная величина эксплуатационной ошибки пеленгатора и необходимость организации дополнительных этапов в решении задачи определения местоположения ИРИ с применением мобильных и носимых пеленгаторов приведены в табл. 2.11.

Таблица 2.11

э	Число этапов	Средства
1...20	1	Система стационарного пеленгования (ССП)
2. ..4°	2	ССП + носимый пеленгатор
Более 5°	2-3	ССП + мобильный пеленгатор или ССП + мобильный пеленгатор + носимый пеленгатор

В случае, когда эксплуатационные испытания не проводились или значения эксплуатационной точности пеленгования не приводятся, они могут быть приближенно оценены путем ориентировочной классификации каналов распространения по типичным ситуациям и оценки вероятности возникновения ситуации, которая может привести к получению недостоверных пеленгов.

Основные характеристики пеленгаторов

Поскольку при выборе пеленгатора его характеристики определяются не только потенциальными параметрами данного типа пеленгатора, но и конкретным его выполнением, а зачастую далеко не все характеристики приводятся, очень важна полнота информации в этом вопросе. Приведем перечень характеристик, которые необходимо знать при выборе пеленгатора:

1. Метод пеленгования (подробная характеристика особенностей реализации метода).

2. Диапазон рабочих частот, разбивка на поддиапазоны.

3. Поляризация сигнала.

4. Чувствительность пеленгатора (мкВ/м).

5. Аппаратурная (инструментальная) точность пеленгования.

6. Рабочее время пеленгования.

7. Минимальное время пеленгования (со снижением аппаратурной точности пеленгования).

8. Точность пеленгования при наличии когерентной помехи.

9. Точность пеленгования при наличии помехи в совмещенном канале.

10. Точность пеленгования при модулированном сигнале.

11. Динамический диапазон.

12. Показатель качества пеленга.

13. Требования к расположению антенн.

14. Сведения об эксплуатационных испытаниях (в том числе эксплуатационная точность пеленгования).

15. Дополнительные сведения о пеленгаторе (режимы автоматического пеленгования, возможности ширины диапазона, конструктивные особенности и т.д.).

Определение местоположения источника с помощью стационарных пеленгаторов

Антенны стационарных пеленгаторов располагаются, как правило, на крышах, преобладающих по высоте зданий по окружности, охватывающей контролируемый район, при условии, что для пеленгаторов обеспечивается электромагнитная доступность ИРИ, находящихся внутри окружности. Минимальное число пеленгаторов для определения место­положения — два, однако, необходимое — не менее трех. В этом случае, для определения местоположения получается треугольник, и при известном качестве пеленгов можно рассчитать положение наиболее вероятной точки, которая принимается за оценку местоположения ИРИ [2]. В случае, когда качество пеленгов оценивает оператор по информации на индикаторе пеленга, качество пеленга в соответствии с рекомендациями МСЭ должно оцениваться по таблице деления пеленгов на 4 класса [2]. Приведем упрощенный вариант этой таблицы (см. табл. 2.12).

Таблица 2.12

Класс канала	А	В	С	D
 п, град.	±2°	±5°	±10°	±10° и более
Колебания пеленга	—	3...50	5... 10°	Более 10°
Наличие помех	Незначительное		Большое	Очень большое
Сигнал/шум	>5	3...5	<3	<2

Обычная практика — при наличии более трех пеленгаторных пунктов недостоверные пеленги отбрасываются, а остальным придается вес в соответствии с их качеством.

В современных пеленгаторах должен автоматически вырабатываться показатель качества пеленга, и при превышении этим показателем определенного уровня (обычно этот уровень соответствует ошибке в 10°) пеленг считается недостоверным и не учитывается при определении местоположения ИРИ. Простейший показатель качества пеленга — соотношение сигнал/шум, далее — колебания последовательно получаемых отсчетов пеленга и, наконец, наличие помехи определенного уровня.

При автоматическом пеленговании и определении местоположения ИРИ обычно команда на пеленгование поступает от поста, где находит­ся аппаратура, с помощью которой определяется частота ИРИ и реша­ется задача радиоконтроля. Команда — это код частоты ИРИ и режим пеленго­вания. Результаты пеленгования и показатели качества пеленгов соби­раются на посту, от которого поступила команда, или на специальном посту сбора и обработки пеленговой информации. Специальное ПО по­зволяет отобразить на карте пеленгационные посты, пеленги (иногда и их качество) и результаты обработки пеленговой информации с точ­кой наиболее вероятного местоположения ИРИ, а иногда и с данными о вероятности его расположения.

Определение местоположения источника с помощью мобильных пеленгаторов

Мобильные пеленгаторы используются для определения местопо­ложения ИРИ в следующих ситуациях:

- при доведении до конца задачи определения местоположения при малой точности оценки местоположения, полученной с помощью ком­плекта стационарных пеленгаторов;

- при отсутствии стационарных пеленгаторов или наличии только од­ного стационарного пеленгатора для определения направления на ИРИ.

Решение задачи определения местоположения ИРИ с помощью мо­бильных пеленгаторов требует значительно большего времени, чем при использовании высокоточных стационарных пеленгаторов.

Различаются два метода использования мобильных пеленгаторов:

- метод «отстранения» (или метод последовательных засечек);

- приводный метод.

Метод отстранения заключается в получении пеленгов из выбран­ных точек и объездом территории по окружности, и затем решении триангуаляционной задачи, как и в случае со стационарными пеленгато­рами. Для этого метода мобильный пеленгатор должен иметь высокую аппаратурную точность пеленгования и по возможности быть защищен­ным от воздействия когерентных помех.

При приводном методе пеленгатор движется «по направлению при­ходящей волны», с усреднением в процессе движения, изменяющихся вследствие разных причин пеленгов. Это довольно длительный процесс. Опыт работы пеленгаторов в таком режиме для большого города дает средние времена решения задачи определения местоположения ИРИ по­рядка 1.. . 3 часа. При этом от типа и качества пеленгаторов существенно зависит общее время поиска (оно может быть снижено в 1,5.. .2 раза при применении более точного и помехозащищенного пеленгатора).