Грозопеленгатор-дальномер

СОКИ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ РЕСПУ 6 19) (И 4 О 01 Я 13/95 ГОСУД АРС ОМИТЕТ СРЕТЕНИЙ И О Р в о ССС в(56) Авторское свидетельств592250, кл, 0 01 Я 3/02, 9/60,1978Авторское свидетельство СССР446004, кл. О 01 Я 9/60, 1972. (54)(57) 1. ГРОЗОПЕЛЕНГАТОР-ДАЛЬНОМЕР, содержащий магнитные антенны с .косинусной и синусной диаграммами направленности и электрическую антенну с круговой диаграммой направленности, соединенные через первый, второй и третий полосовые фильтры соответственно с первым, вторым и третьим входами пеленгатора, магнитные антенны соединены через четвертый и пятый полосовые фильтры соответственно с первым и торым фазовращателями ц /4, выходы которых подключены к входам сумматора, выход которого соединен с входом амплитудного дальномера,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и вероят. -ности правильного определения координат грозовых очагов, в него введены блок управления и арифметический блок, причем вход блока управления соединен с выходом электрической антенны, первый выход блокауправления соединенс управляющимвходом пеленгатора и первым управляющим входом амплитудного дально"мера, второй выход блока управленияподключен. к первому управляющемувходу арифметического блока и второму управляющему входу амплитудногодальномера, третий выход блока управления соединен с вторым управляющим входом арифметического блока,выход пеленгатора подключен к первому входу арифметического блока,выход амплитудного дальномера. подключен к второму входу арифметического блока, два выхода арифметичес-.кого блока являются выходами грозо-пеленгатора-дальномера.1201 2. Грозопеленгатор-дальномер поп. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что блок управления содержитпороговый блок, генератор импульсови счетчик импульсов, причем входпорогового блока является входоМблока управления, выход пороговогоблока подключен к первому входу генератора импульсов, выходами подклюУченного к уходу счетчика импульсов, первый, второй и третий выходы которого являются выходами блока управления, а четвертый выход соединен с вторым входом генератора импульсов.13. Грозопеленгатор-дальномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что пеленгатор содержит фазовращатель Г /2, три усилителя-ограничителя, сумматор, вычитающий блок, генератор импульсов, три триггера, два элемента И, элемент ИЛИ.и счетчик импульсов, причем первые входы сумматора и вычитающего блока объединены и являются первым входом пеленгатора, вход фазовращателя /2 является вторым входом пеленгатора, вход третьего усилителя-ограничителя является третьим входом пеленгатора, выход фазовращателя 1/2 соединен с вторыми входами сумматора и вычитающего блока, выход. сумматора через последовательно соединенные первый усилитель-ограничитель и первый триггер соединены с первым входом первого элемента И, выход вы-. читающего блока через последовательно соединенные второй усилитель-ограничитель и второй триггер соединен с вторым входом второго элемента И, первый выход генератора импульсов подключен к второму входу первого элемента И, второй выход генератора импульсов подключен к первому входу второго элемента И, выход третьего усилителя-ограничителя соединен с входом третьего триггера, первый выход которого соединен с третьим входом первого элемента И, а второй выход третьего триггера - с четвертым входом второго элемента И, управляющий вход пеленгатора соединен с четвертым входом первого, третьим входом второго элементов И и управляющими входами первого, второго и третьего триггеров, выходы первого и второго элементов И соединены с первым и вторым входами 790элемента ИЛИ, выходом подключенного к первому входу счетчика импульсов, второй вход которого соединен с управляющим входом пеленгатора, выход счетчика импульсов является выходом пеленгатора.4, Грозопеленгатор-дальномер по п. 1, о тлич ающийся тем, что амплитудный дальномер содержит детектор, интегратор, компаратор, генератор импульсов, элемент И, счетчик импульсов, блок аналоговых ключей, резисторную матрицу, функциональный преобразователь, источник опорного напряжения, причем вход детектора является входом амплитудного дальномера, выход детектора через интегратор соединен с первым входом компаратора, выходом подключенного к первому входу элемента И, выход генератора импульсов соединен с вторым входом элемента И, а третий вход элемента И является управляющим входом амплитудного дальномера, выход элемента И подключен к входу счетчика импульсов, первый выход счетчика импульсов соединен с первым входом функционального преобразователя, второй вход которого является вторым управляющим входом амплитудного дальномера, а выход - выходом амплитудного дальномера, второй вход счетчика импульсов соединен с первым входом блока аналоговых ключей, выход которого соединен с входом резисторной матрицы, выход резисторной матрицы подключен к второму входу компаратора, выход источника опорного напряжения соединен с вторым входом блока аналоговых ключей. 5. Грозопеленгатор-дальномер по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что арифметический блок содержит два элемента И, два оперативных запоминающих блока, преобразователь кода, Р-триггер, причем первые входы первого элемента И и преобразователя кода объединены и являются первым входом арифметического блока, а второй вход преобразователя кода является первым управляющим входом арифметического блока, выход преобразователя кода соединен с первыми входами первого и второго оперативных запоминающих блоков, второй управляющий входарифметического блока соединен стретьим и вторым входами первого ивторого оперативных запоминающихблоков, второй вход арифметического блока соединен с вторым и третьим входами первого и второго оперативных запоминающих блоков и первым входом второго элемента И, выход первого оперативного запоминающего блока соединен с четвертым 1 гО 179 Овходом второго оперативного запоминающего блока, выход которого через Э-триггер соединен с четвертым входом первого оперативного запоминающего блока и вторыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И является первым выходом арифметического блока, выход второго элемента И - вторым выходом арифметического блока.О 5 20 25 30 35 40 1Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для определения координатдальности и пеленга) грозовых очагов.Цель изобретения - повышение точности и вероятности правильного определения координат грозовых очаговНа фиг. 1 представлена структурная электрическая схема грозопеленгатора-дальномера; на фиг, 2 - временные диаграммы работы грозопеленгатора-дальномера; на фиг. 3 - векторные диаграммы, поясняющие получение суммарного Б и разностного цд сигналов; на фиг. 4 - временные диаграммы работы амплитудного дальномера; на фиг. 5 - индикатор груэопеленгатора-дальномера с разбивкой его площади на координатные ячейки.Гроэопеленгатор-дальномер содержит электрическую антенну 1 с круговой диаграммой направленности, магнитные антенны 2 и 3 с косинусной и синусной диаграммами направленности, полосовые фильтры 4-8, фазо вращатели 9 и 10 на Т /4, сумматор 11, блок 12 управления, пеленгатор 13, амплитудный дальномер 14 и арифметический блок 15.Блок 12 управления образуют пороговый блок 16, генератор 17 импульсов и счетчик 18 импульсов.Пеленгатор 13 содержит фазовращатель 19 на /2, сумматор 20, вычитающий блок 21, усилители-ограничители 22-24, триггеры 25-27, генератор. 28 импульсов,. элементы И 29 и 30, элемент ИЛИ 31 и счетчик 32 импульсов. 2Амплитудный дальномер 14 состоит из детектора 33, интегратора 34, генератора 35 импульсов, компаратора 36, элемента И 37, счетчика 38 импульсов, блока 39 аналоговых ключей, резисторной матрицы 40, функционального преобразователя 41 и источника 42 опорного напряжения.Арифметический блок 15 содержит элемент И 43, преобразователь 44 кода, оперативные запоминающие блоки 45 и 46,Б -триггер 47 и элемент И 48.Грозопеленгатор-дальномер работает следующим образом.Под воздейСтвием электромагнитного излучения молниевого разряда в электрической антенне 1 с круговой и в магнитных 2 и 3 антеннах с синусной и косинусной диаграммами направленности наводятся импульсные сигналы, которые поступают на входы полосовых фильтров 4-6 с резонансной частотой 7+0,5 кГц. Сигналы с магнитных антенн 2 и 3 поступают также на полосовые фильтры 7 и 8, настроенные на резонансную частоту 60+7 кГц . Сигналсс электрической антенны 1 поступает на вход блока 12 управления,Блок управления работает следующим образом.При нревьппении входным сигналом дп (фиг.2 а) порогового уровня Урор (фиг.га) электрической антенны 1 срабатывает пороговый блок 16 и запускается генератор 17 импульсов, вырабатываюпдй прямоугольные импульсы 7 (фиг.гб),поступающие на зход счетчика 18. Три выхода счетчика 18 определяют различные временные12017 задержки дС, д 1, А 1 выходных импульсов Ули, Уре, Цвэ (фиг,2 в, г,д) относительно переднего фронта сигнала Уе, т.е. формируются три импульса разрешения для управления работой пеленгатора 13, амплитудного дальномера 14 и арифметического блока 5.Пеленгатор 13 работает следующим образом.Выходные сигналы полосовых фильтров 4 и 5 каналы С-Ю и 3-В ) описываются выражениями: Ос , (1)=К ЕСо 65 им)1;(1),1513-ьКЕ "8 д) ф где Е - амплитуда сигнала,К - коэффициент передачи полосовых фильтров;8 - пеленг на источник разряда,и) - резонансная частота пеленгования.Выходнои сигнал олосвго филь 25 тра 5 сдвигается с помощью фазовращателя 19 на 7/2.Выходные сигналы полосового фильтра 4 и фазовращателя 19 поступают на сумматор 20 и вычитающий блок.21, в которых происходит квадратурное сложение и вычитание сигналов. В результате выходные сигналы сумматора 20 и вычитающего блока 21 имеют следующий вид:3512) И Ю=Е и(оЭ 1 Е +Ь 9); й д (Ф. ) = Е 5 и (ий - 8. а 6), ( 3 ) где ЬО - ошибки пеленгования, обу 40словленные фазовой неидентичностью каналов Си3-В и несинфазностью Е и Нсоставляющих поля.На фиг. За-д показаны векторные 45 диаграммы, поясняющие получение суммарного Н разностного Нд сигналовЕдля различных значений пеленга, измеряемые разности фаз (У в т ) и-Уд), соответствующие пеленгам 50 3 и 6 . На фиг. Зе,ж приведены векторные диаграммы для случаев наличия Фазовой неидентичности каналов и несинфазности Е и Н составляющих поля. 55Выходные сигналы сумматора 20 и вычитающего блока 21 поступают через усилители-ограничители 22 и 23 90 4на триггеры 25 и 2 Ь, выходные сигналы которых подаются на элементы И 29 и 30. Сигнал с электрической антенны 1 проходит через полосовой фильтр б и усилитель-ограничитель 24 и поступает на триггер 27. Выходные сигналы триггера 27 поступают на выходы элементов И 29 и 30. Работой триггеров 25-27 управляет сигнал, сформированный с помощью счетчика 18 импульсов. На выходе элемента И 29 получается пачка импульсов длительностью, равной разности фаз суммарного 0 и опорного Б сиг2 налов (У в г ), а на выходе элемента У 30 - пачка импульсов длительностью, равной разности фаз разностного 111 и опорного ля сигналов (ЧЯе Элементы И 29 и 30 осуществляют времяимпульсное преобразование суммарной разности фаз (Т -) и ( - -Та), причем импульсы квантования формируются генератором 28 импульсов, импульсы которого сдвигаются относительно друг друга на полпериода и, кроме того, период следования импульсов равен 1/360 периода сигнала, определенного резонансной частотой полосовых фильтров 4-6.Таким образом, разности фаз ( -Ъ) н ( -9) соответствуют пеленгам 9, и годнозначно определяющим пеленг на источник разряда, а на выходах элементов И 29 и 30 получают число импульсов, пропорциональных пеленгам 6 и 6 . Причем ошибки из-за неидентичности каналов Ь и несинфазности составляющих Е и Н компонент поля ЬР (фиг. 3) по-разному влияют на значения пеленга 8 и И, т,е. для О, например, эти ошибки вычитаются, а для 9 суммируются, в результате сумма значений пеленга И,+ 9=29 свободна от указанных ошибок. С выходов элементов И 29 и 30 импульсы поступают на вход элемента ИПИ 31, где происходит суммирование числа выходных импульсов элементов И 29 и 30 и в счетчике 32 устанавливается код, пропорциональный сумме фазовых рассогласований . 0 -О и О -О, т.е. равный удвоенному значению пеленга, Путем снятия выходного кода счетчика 32 без младшего разряда осуществляется деление результата измерения пеленга на два, Сигнал управления, поступающий с выхода счетчика 18, дает разрешение на счет импульсов счетчиком 32.Амплитудный дальномер 14, временные диаграммы работы которогопоказаны на фиг. 4, работает следующим образом.Сигнал магнитных антенн 2 и 30 (,фиг. 4 а,б) на выходе полосовыхфильтров 7 и 8 имеет вид 3 поюфиг.4 г)и описывается выражением (1). Выход,ные сигналы полосовых фильтров 7 и. 8 сдвигаются по фазе фазовращателем9 и 10 на )1/4 и затем суммируютсяв сумматоре 11. На выходе сумматора11 сигнал описывается выражением1,2),Выходное сигнал сумматора 11выпрямляется детектором 33, амплитудное значение которого 0 фиг.4 д)запоминается с помощью интегратора34. Для преобразователя амплитудного значения сигнала в соответствующий цифровой код используется аналого-цифровое преобразование, Онозаключается в сравнении амплитудысигнала с эталонным ступенчатым напряжением, дискретные значения которого определяются текущими цифровыми кодами.Аналого-цифровое преобразованиепроисходит следующим образом.,С интегратора 34 сигнал О фиг.4 е)поступает на первый вход компаратора 36, на второй вход которогоподается ступенчатое эталонное напряжение О.р 1,фиг. 4 е) с выходарезисторной матрицы 40 типа 1 -2 К.В исходном состоянии, т.е. при отсутствии сигналов на входе компаратора 36, а также в течение вре- . мени с момента появления сигналов 1.) и О до момента их сравнения, на выходе компаратора формируется разрешающий сигнал, который подается на первый вход элемента И 37. С момента поступления управляющего сигнала Оупр (фиг. 4 в) на первый вход элемента И 37, прямоугольные импульсы О 1, (фиг. 4 ж) с генератора 35 через второй вход элемента И 37 подаются на его выход и далее на вход счетчика 38 импульсов, на первом выходе которого формируются текущие цифровые коды. На втором выходе счетчика 38 формируются аналогичные цифровые коды, поступающие на первый вход блока 39 анало(4) 351где К- измеряемая дальность догрозового очага;- пороговое эталонное ступенчатое напряжение;- пороговое расстояние, соот-.ветствующее текущим кодам,формирующим, пороговое ступенчатое напряжение.- амплитуда сигнала молниевовго разряда,1,2 - коэффициент затухания,. 40О,45 и К=1,1 Оценка дальности производится дискретно, т.е. оцениваются интервалы расстояний 0-30, 30-75, 75-200, 200-400 км.Для повышения достоверности полученного конечного результата в грозопеленгаторе-дальномере вводится арифметический блок 15, в котором производится статистическая обработка информации о грозовых очагах по криговых ключей для управления подключением стабилизирующего источника42 напряжения через второй входблока 39 аналоговых ключей к входамрезисторной матрицы 40. В результате на выходе резисторной матрицы40 формируется ступенчатое напряжение О фиг. 4 е), дискретные 1 О значения которого соответствуюттекущим значениям выходных цифровых кодов счетчика 38. В момент равенства сигналов О интегратора 34 иступенчатого напряжения 01 11 фиг.4 е) 15 с выхода резисторной матрицы 40 навыходе компаратора 36 Формируетсяимпульс, запрещающий прохождениеимпульсов Цфиг. 4 ж) генератора35 через элемент И 37 на вход счет чика 38, Таким образом, в момент равенства сигналов О и Офиксируется на первом выходе счетчика 38цифровой код, соответствующий амплитудному значению сигнала интегра тора 34, В результате аналого-цифрового преобразования .производитсялинейная дискретная оценка амплитудсигналов молниевых разрядов, т.е.выходные цифровые коды счетчика 38 30 прямо пропорциональны величине амплитуды сигнала интегратора 34,Формула для измерения дальностиамплитудным дальномером имеет вид:.ноз ч в= к=юнак 1 О герию а 3, т.е, значение дальности из одного грозового очага вблизи некоторого значения должно повториться не менее трех раз.Формула оценки дальности с учетом (4) и статистической обработки информации о пеленге и дапьности имеет вид: где и 1 - критерий оценки дальностиф69 - угловой сектор И -ой ячейки, 15в котором происходит накопление информации о координатах молниевых разрядов,Таким образом, для повышения 20 вероятности правильной оценки координат грозовых очагов, в частности оценки расстояния, по совокупности измеренных значений дальности до отдельных молниевых разрядов 25 производится накопление и сопряжениеинформации о дальности и пеленг и ее статистическая обработка по указанному выше критерию. 30На фиг. 5 показана разбивка площади радиусом 310 км с учетом центра в пункте наблюдения на ячейки, в пределах которых производится накопление и оценка координат молни 35 евых разрядов. Размеры ячеек определяются дискретными значениями интервалов дальности и равны ЗОм 30 км. 8Арифметический блок 15 работает следующим обраэоЮ.С пеленгатора 13 коды пеленга поступают на вход преобразователя кода 44 арифметического блока 5, где по сигналу разрешения Ор (фиг. 2 г) производится преобразование групп кодов азимута в коды соответствующих ячеек (фиг. 5) . Выходные коды преобразователя 44 кодов азимута и выходные коды функционального преобразователя 41 амплитудного дальномера 14 подаются соответственно на второй и третий входы оперативных эапоминаюцих блоков 45 и 46., По сигналу разешения 01 рь (, фиг. 2 д) с второго правляющего входа арифметического блока 15 происходит запись информации об азимуте О,э и дальности О ( фиг. 2 ж, з, и) последовательно по мере прихода сигналов молниевых разрядов сначала в первый оперативный запоминающий блок 45 ( фиг. 2 к), затем во второй(фиг.2 л) . В момент регистрации информации о пеленге 9 и дальности 8 в одной и той же ячейке в третий раз эа все время существования грозового. процесса (время наблюдения выбирается равным 15-30 мин в зависимости от интенсивности ) на выходе р-триггера 47 формируется управляющий импульс фиг. 2 м), который разрешает передачу кодов пеленга (фиг. 2 н) и дальностифиг. 2 с) через элементы И на выход индикатора грозового пеленгатора-дальномера.1201790 гю 9 6 гО ЯбО Составитель В.Мартьяновактор Л.Пчеяинская Техред И,Асталош орректор М.Самборская 001/4 Тираж 747 ИИПИ Государственного к по делам изобретений Москва, Ж, Раушска