Определение направления

Было высказано предположение , что радиопеленгатор быть объединены в этой статье. ( Обсудить ) Предлагается с сентября 2020 года.

Схема радиотриангуляции с использованием двух пеленгаторных антенн (A и B)

Пеленгаторная антенна возле города Люцерн , Швейцария

Пеленгация ( DF ) или радиопеленгация ( RDF ) - это измерение направления, с которого был передан принятый сигнал. Это может относиться к радио или другим формам беспроводной связи, включая обнаружение и мониторинг радиолокационных сигналов (ELINT / ESM). Комбинируя информацию о направлении от двух или более приемников, разнесенных соответствующим образом (или одного мобильного приемника), источник передачи может быть определен посредством триангуляции . Радиопеленгация используется при навигации кораблей и самолетов, для обнаружения аварийных передатчиков для поиска и спасания., для слежения за дикой природой и обнаружения незаконных или мешающих передатчиков. RDF сыграли важную роль в борьбе с немецкими угрозами как во время битвы за Британию во время Второй мировой войны, так и в длительной битве за Атлантику . В первом случае министерство авиации также использовало RDF для определения местонахождения своих групп истребителей и направления их для обнаружения немецких налетов.

Системы RDF могут использоваться с любым радиоисточником, хотя очень длинные волны (низкие частоты) требуют очень больших антенн и обычно используются только в наземных системах. Тем не менее, эти длины волн используются для морской радионавигации, поскольку они могут перемещаться на очень большие расстояния «за горизонтом», что ценно для судов, когда расстояние прямой видимости может составлять всего несколько десятков километров. Для использования в воздухе, где горизонт может простираться на сотни километров, могут использоваться более высокие частоты, что позволяет использовать гораздо меньшие антенны. Автоматический пеленгатор , который может быть настроен на радиомаяки называют ненаправленными маяками или коммерческой AM радиорадиовещательные организации, до недавнего времени были характерны для большинства самолетов, но сейчас постепенно прекращаются ^[1]

Для военных RDF - ключевой инструмент разведки . Способность определять местоположение вражеского передатчика была бесценной со времен Первой мировой войны и сыграла ключевую роль в битве за Атлантику Второй мировой войны . Подсчитано, что передовые британские системы " хафф-дафф " прямо или косвенно ответственны за 24% всех подводных лодок, затонувших во время войны. В современных системах часто используются фазированные антенные решетки, позволяющие быстро формировать луч для получения высокоточных результатов, и они являются частью более крупного набора средств радиоэлектронной борьбы .

Ранние радиопеленгаторы использовали антенны с механическим вращением, которые сравнивали уровни сигналов, и последовало несколько электронных версий той же концепции. Современные системы используют сравнение фазовых или доплеровских методов, которые, как правило, проще автоматизировать. Ранние британские радары назывались RDF, что часто утверждали, что это обман. Фактически, системы Chain Home использовали большие приемники RDF для определения направлений. Более поздние радиолокационные системы обычно использовали одну антенну для вещания и приема и определяли направление по направлению, в котором была обращена антенна. ^[2]

Антенны [ править ]

Для пеленгования требуется направленная антенна (более чувствительная в одних направлениях, чем в других). Многие конструкции антенн демонстрируют это свойство. Например, антенна Yagi имеет довольно выраженную направленность, поэтому источник передачи можно определить, просто направив его в направлении, где достигается максимальный уровень сигнала. Однако для определения направления с большой точностью требуется более сложная техника.

Простая форма направленной антенны - рамочная антенна . Он состоит из разомкнутой проволочной петли на изолирующем каркасе или металлического кольца, которое формирует сами антенные элементы, где диаметр петли составляет одну десятую длины волны или меньше на целевой частоте. Такая антенна будет наименее чувствительна к сигналам, нормальным к ее поверхности, и наиболеереагировать на встречу с ребром. Это вызвано фазовым выходом передающего маяка. Фаза с изменением фазы вызывает разницу между напряжениями, наведенными на обеих сторонах контура в любой момент. Включение лицевой стороны петли не вызовет протекания тока. Простое вращение антенны для получения минимального сигнала позволит установить два возможных направления, из которых может исходить сигнал. Используется NULL, так как небольшие угловые отклонения петлевой антенны вблизи ее нулевых положений вызывают большие изменения тока, чем аналогичные угловые изменения вблизи максимальных положений петли. По этой причине используется нулевое положение рамочной антенны.

Чтобы разрешить два возможных направления, используется чувствительная антенна, чувствительная антенна не имеет характеристик направленности, но имеет ту же чувствительность, что и рамочная антенна. Добавив устойчивый сигнал от сенсорной антенны к переменному сигналу от сигнала контура при его вращении, теперь есть только одно положение, когда контур вращается на 360 °, в котором есть нулевой ток. Это действует как опорная точка фазы, позволяя идентифицировать правильную нулевую точку, тем самым устраняя двусмысленность 180 °. Дипольная антенна обладает аналогичными свойствами, и является основой для Яги антенны, которая знакома как общий VHF или UHF телевизионной антенны. Для гораздо более высоких частот все же параболический Можно использовать антенны, которые являются сильно направленными, фокусируя принятые сигналы под очень узким углом на приемный элемент в центре.

Более сложные методы, такие как фазированные решетки , обычно используются для высокоточных систем пеленгации, называемых гониометрами, например, используемых в разведке сигналов (SIGINT). Система радиопеленгации на базе вертолета была разработана компанией ESL Incorporated для правительства США еще в 1972 году.

Одноканальный пеленгатор [ править ]

Одноканальный пеленгатор использует многоантенную решетку с одноканальным радиоприемником. Такой подход к DF имеет некоторые преимущества и недостатки. Поскольку он использует только один приемник, преимуществами являются мобильность и более низкое энергопотребление. Без возможности смотреть на каждую антенну одновременно (что было бы в случае использования нескольких приемников, также известных как N-канальный пеленгатор), на антенне должны выполняться более сложные операции, чтобы передать сигнал приемнику.

Существует две основных категории , что один канал DF Алгоритм попадет в амплитуде сравнения и сравнение фаз . Некоторые алгоритмы могут быть гибридами двух.

Псевдодоплеровская пеленгация [ править ]

Техник псевдо-доплеровский представляет собой фазовый метод на основе DF , который производит оценку несущей принимаемого сигнала путем измерения доплеровского сдвига , индуцированный на сигнале путем выборки вокруг элементов кругового массива. В первоначальном методе использовалась одна антенна, которая физически перемещалась по кругу, но в современном подходе используется круговая решетка с множеством антенн, при которой каждая антенна выбирает последовательно.

Ватсон-Ватт, или антенная решетка Адкока [ править ]

Метод Ватсона-Ватта использует две пары антенн Adcock для сравнения амплитуд входящего сигнала. Пара антенн Adcock - это пара монопольных или дипольных антенн, которые принимают разность векторов принимаемого сигнала на каждой антенне, так что есть только один выход из пары антенн. Две из этих пар совмещены, но перпендикулярно ориентированы для получения сигналов, которые можно назвать NS (север-юг) и EW (восток-запад), которые затем будут переданы приемнику. Затем в приемнике угол пеленга можно вычислить, взяв арктангенс отношения сигнала NS к EW.

Корреляционный интерферометр [ править ]

Основной принцип корреляционного интерферометра состоит в сравнении измеренных разностей фаз с разностями фаз, полученными для пеленгаторной антенной системы известной конфигурации при известном угле волны (набор справочных данных). Сравнение производится для разных значений азимута набора опорных данных, пеленг получается из данных, для которых коэффициент корреляции является максимальным. Если элементы антенны для радиопеленгации имеют диаграмму направленности антенны, то в сравнение может быть включена амплитуда.

Использование [ править ]

Радионавигация [ править ]

Радиопеленгатор , радиопеленгатор , или RDF , когда-то был основным авиационным навигационным средством. ( Диапазон и пеленгования было сокращение , используемое для описания предшественником РЛС . ^[2] ) маяки были использованы для обозначения «дыхательных путей» перекрестки и определить вылета и захода на посадку. Поскольку передаваемый сигнал не содержит информации о пеленге или расстоянии, эти маяки называются ненаправленными маяками или NDB в мире авиации . Начиная с 1950-х годов, эти маяки обычно заменялись на VOR.система, в которой пеленг на навигационное средство измеряется по самому сигналу ; поэтому не требуется специальной антенны с движущимися частями. Из-за относительно низкой стоимости покупки, обслуживания и калибровки NDB по-прежнему используются для обозначения местоположений небольших аэродромов и важных площадок для посадки вертолетов.

Подобные маяки, расположенные в прибрежных районах, также используются для морской радионавигации, так как почти каждое судно оснащено (было) радиопеленгатором (Appleyard 1988). Очень немногие морские радионавигационные маяки остаются активными сегодня (2008 г.), поскольку корабли отказались от навигации через RDF в пользу GPS-навигации.

В Соединенном Королевстве служба радиопеленгации доступна на частотах 121,5 МГц и 243,0 МГц для пилотов воздушных судов, терпящих бедствие или испытывающих трудности. Служба основана на ряде радиопеленгаторов, расположенных в гражданских и военных аэропортах и ​​на некоторых станциях береговой охраны HM. ^[3] Эти станции могут получить "местоположение" самолета и передать его по радио пилоту.

Расположение нелегальных, секретных или враждебных передатчиков - SIGINT [ править ]

Во время Второй мировой войны значительные усилия были затрачены на идентификацию секретных передатчиков в Соединенном Королевстве (Великобритания) путем пеленгования. Работы были выполнены Службой радиобезопасности (RSS также MI8). Первоначально три станции U Adcock HF DF были созданы в 1939 году Главпочтамтом. С объявлением войны MI5 и RSS превратили это в более крупную сеть. Одной из проблем с обеспечением покрытия площади размером с Великобританию была установка достаточного количества радиопеленгаторных станций, чтобы покрыть всю территорию для приема небесной волны.сигналы, отраженные обратно от ионизированных слоев в верхних слоях атмосферы. Даже с расширенной сетью некоторые районы не были должным образом охвачены, и по этой причине было задействовано до 1700 добровольных перехватчиков (радиолюбителей) для обнаружения незаконных передач наземной волной . В дополнение к стационарным станциям RSS управляла парком мобильных пеленгаторов по всей Великобритании. Если передатчик был идентифицирован стационарными радиопеленгаторными станциями или добровольными перехватчиками, мобильные устройства отправлялись в этот район, чтобы найти источник. Мобильные установки представляли собой HF Adcock-системы.

К 1941 году в Великобритании было выявлено лишь несколько незаконных передатчиков; это были немецкие агенты, которых «перевернули» и которые передавали сообщения под контролем МИ5. Было зарегистрировано множество незаконных передач, исходящих от немецких агентов в оккупированных и нейтральных странах Европы. Трафик стал ценным источником информации, поэтому контроль над RSS впоследствии перешел к MI6, которая отвечала за секретную разведку, исходящую из-за пределов Великобритании. Объем и важность операций по пеленгации и перехвату увеличивались до 1945 года.

Станции КВ Adcock состояли из четырех 10  м вертикальных антенн , окружающие небольшие деревянные операторы Hut , содержащим приемник и радио- гониометра , который был отрегулирован для получения подшипника. Также использовались станции СЧ, в которых использовались четыре  антенны на 30- метровой решетчатой ​​башне с оттяжками . В 1941 году RSS начала экспериментировать с пеленгаторами с разнесенной петлей, разработанными компанией Marconi и Национальными физическими лабораториями Великобритании . Они состояли из двух параллельных петель с  квадратом от 1 до 2 м на концах вращающегося от 3 до 8 м балка. Угол луча был объединен с результатами радиогониометра для определения пеленга. Полученный подшипник был значительно острее, чем подшипник, полученный с помощью системы U Adcock, но возникли неясности, которые не позволили установить 7 предложенных систем SL DF. Оператор системы SL находился в металлическом подземном резервуаре под антеннами. Было установлено семь подземных резервуаров, но только две системы SL были установлены в Уаймондхэме, Норфолке и Уиверторпе в Йоркшире. Возникли проблемы, в результате чего оставшиеся пять подземных резервуаров были оснащены системами Adcock. Вращающаяся антенна SL поворачивалась вручную, что означало, что последовательные измерения выполнялись намного медленнее, чем поворот шкалы гониометра.

Еще одна экспериментальная станция с разнесенной петлей была построена недалеко от Абердина в 1942 году для Министерства авиации с полуподземным бетонным бункером. От этого тоже отказались из-за трудностей в эксплуатации. К 1944 году мобильная версия разнесенной петли была разработана и использовалась RSS во Франции после вторжения в Нормандию.

Военные США использовали береговую версию DF с разнесенной петлей во время Второй мировой войны под названием «DAB». Петли были размещены на концах балки, и все они были расположены внутри деревянной хижины с электроникой в ​​большом шкафу с дисплеем на электронно-лучевой трубке в центре балки, и все находилось на центральной оси. Пучок вращался вручную оператором.

В 1944 году Королевский флот представил разновидность береговых радиопеленгаторных станций для отслеживания подводных лодок в Северной Атлантике. Они построили группы из пяти станций радиопеленгации, чтобы можно было объединить пеленги от отдельных станций в группе и вычислить среднее значение. Четыре такие группы были построены в Великобритании в Форд-Энде , Эссексе, Гунхаверне, Корнуолле, Анструтере и Бауэрмаддене в Шотландском нагорье. Группы были также созданы в Исландии, Новой Шотландии и Ямайке. Ожидаемые улучшения не были реализованы, но более поздние статистические исследования улучшили систему, и группы Goonhavern и Ford End продолжали использоваться во время холодной войны. Королевский флот также развернул пеленгаторное оборудование на кораблях, предназначенных для ведения борьбы с подводными лодками.для того, чтобы попытаться определить местонахождение немецких подводных лодок, например, фрегаты класса Captain были оснащены среднечастотной пеленгаторной антенной (MF / DF) (антенна была установлена ​​перед мостиком) и высокочастотной пеленгаторной антенной (HF / DF, Huffduff). ") Антенна типа FH 4 (антенна была установлена ​​на верхней части грот-мачты). ^[4]

Подробный справочник по беспроводной радиопеленгации времен Второй мировой войны написал Роланд Кин, возглавлявший инженерный отдел RSS в Hanslope Park. Упомянутые здесь системы радиопеленгации подробно описаны в его книге 1947 года « Беспроводное определение направления» . ^[5]

В конце Второй мировой войны ряд станций RSS DF продолжал работать в период холодной войны под контролем GCHQ, британской организации SIGINT.

Большая часть усилий по пеленгации в Великобритании в настоящее время (2009 г.) направлена ​​на обнаружение несанкционированных " пиратских " радиопередач FM-вещания. В основном используется сеть дистанционно управляемых радиопеленгаторов VHF, расположенных вокруг крупных городов. Передачи с мобильных телефонов также обнаруживаются с помощью пеленгатора с использованием сравнительной силы сигнала на соседних приемниках "соты". Этот метод часто используется в качестве доказательства в уголовных преследованиях Великобритании и, почти наверняка, для целей SIGINT. ^[6]

Скорая помощь [ править ]

Существует множество видов радиопередатчиков, предназначенных для передачи в качестве радиомаяка в случае чрезвычайной ситуации, которые широко используются на гражданских самолетах . Современные аварийные маяки передают уникальный идентификационный сигнал, который помогает определить точное местоположение передатчика.

Спасение от лавин [ править ]

Приемопередатчики лавин работают на стандартной частоте 457 кГц и предназначены для помощи в обнаружении людей и оборудования, захороненных лавинами. Поскольку мощность маяка настолько мала, в направленности радиосигнала преобладают мелкомасштабные полевые эффекты ^[7], и их может быть довольно сложно определить.

Отслеживание дикой природы [ править ]

Определение местоположения радиоактивно меченных животных методом триангуляции - широко применяемый метод исследования движения животных . Этот метод был впервые использован в начале 1960-х годов, когда технология, используемая в радиопередатчиках и батареях, сделала их достаточно маленькими, чтобы их можно было прикрепить к диким животным , и теперь широко используется для различных исследований дикой природы. Большая часть слежения за дикими животными, которые были прикреплены к оборудованию радиопередатчиков, выполняется полевым исследователем с использованием портативного радиопеленгационного устройства. Когда исследователь хочет найти конкретное животное, местоположение животного можно триангулировать, определив направление на передатчик из нескольких мест.

Разведка [ править ]

Фазированные решетки и другие передовые антенные технологии используются для отслеживания запусков ракетных систем и их траекторий. Эти системы могут использоваться в оборонительных целях, а также для сбора разведданных о действиях ракет, принадлежащих другим странам. Эти же методы используются для обнаружения и отслеживания обычных самолетов .

Спорт [ править ]

Мероприятия, проводимые группами и организациями, которые включают использование навыков радиопеленгации для обнаружения передатчиков в неизвестных местах, были популярны с конца Второй мировой войны. ^[8] Многие из этих событий были сначала продвинуты, чтобы практиковать использование методов радиопеленгации для реагирования на бедствия и целей гражданской обороны или для отработки определения местоположения источника радиочастотных помех . Самый популярный вид спорта во всем мире известен как радиолюбительский поиск направления или его международное сокращение ARDF. Другая форма деятельности, известная как " охота за передатчиком"»,« мобильная T-охота »или« охота на лис »происходит в более крупной географической зоне, такой как мегаполис большого города, и большинство участников путешествуют на автомобилях , пытаясь определить местонахождение одного или нескольких радиопередатчиков с радионаправлением. методы поиска.

См. Также [ править ]

• Амплитуда моноимпульса
• МУЗЫКА (алгоритм)
• Кардиоидный
• Компас
• Современные методы тупика
• Электрический маяк
• Геолокация
• Система позиционирования в помещении
• Фазовая интерферометрия
• Определение положения
• Радиоопределение
• Исправить радио
• Местоположение радио
• Радионавигация
• Сигналы разведки
• TDOA
• Анализ трафика
• HF / DF
• Wullenweber
• AN / FLR-9 , КВ система пеленгации ВВС США времен холодной войны.
• AN / FRD-10 , КВ-пеленгатор ВМС США времен холодной войны.

Ссылки [ править ]

Библиография [ править ]