Пеленгирование

редактировать
Схема радиотриангуляции с использованием двух пеленгаторных антенн (A и B) Пеленгаторная антенна около города Люцерн, Швейцария

Пеленгация (DF) или радиопеленгация (RDF ) - это измерение направления, с которого был принят принятый сигнал. передан. Это может относиться к радио или другим формам беспроводной связи, включая радар обнаружение и мониторинг сигналов (ELINT / ESM). Комбинируя информацию о направлении от двух или более разнесенных соответствующим образом приемников (или одного мобильного приемника), источник передачи может быть обнаружен с помощью триангуляции. Радиопеленгация используется при навигации кораблей и самолетов, для обнаружения аварийных передатчиков для поисково-спасательных операций, для отслеживания диких животных и для обнаружения незаконных или мешающих передатчиков. RDF сыграли важную роль в борьбе с немецкими угрозами как во время Второй мировой войны Битвы за Британию, 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 длины волн (низкие частоты) требуют очень больших антенн и обычно используются только в наземных системах. Эти длины волн, тем не менее, используются для морской радионавигации, поскольку они могут перемещаться на очень большие расстояния «за горизонтом», что ценно для судов, когда линия прямой видимости может быть только 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 мог быть настроен на радиомаяки, называемые ненаправленные маяки или коммерческие AM-радио передатчики, до недавнего времени был особенностью большинства самолетов., но сейчас выводится из употребления

Для военных, RDF является ключевым инструментом разведки сигналов. Способность определять местонахождение вражеского передатчика была бесценной со времен Первой мировой войны и сыграла ключевую роль в Битве за Атлантику Второй мировой войны. Подсчитано, что передовые системы Великобритании «хафф-дафф » прямо или косвенно ответственны за 24% всех подводных лодок, затонувших во время войны. В современных системах часто используются фазированные антенные решетки, чтобы обеспечить быстрое формирование луча для получения высокоточных результатов, и они являются частью более крупного комплекса радиоэлектронной борьбы.

Ранние радиопеленгаторы использовали антенны с механическим вращением, которые сравнивали уровни сигнала, и последовало несколько электронных версий той же концепции. Современные системы используют сравнение фазы или доплеровских методов, которые, как правило, проще автоматизировать. Ранние британские наборы радаров 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 радиовещания и приема и определяли направление по направлению, на которое была обращена антенна.

Содержание

  • 1 Антенны
  • 2 Одноканальный пеленгатор
    • 2.1 Псевдодоплеровский пеленгатор
    • 2.2 Антенная решетка Watson-Watt или Adcock
    • 2.3 Корреляционный интерферометр
  • 3 Использование
    • 3.1 Радионавигация
    • 3.2 Расположение незаконных, секретных или враждебных передатчиков - SIGINT
    • 3.3 Экстренная помощь
    • 3.4 Спасение от лавин
    • 3.5 Отслеживание диких животных
    • 3.6 Разведка
    • 3.7 Спорт
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Библиография

Антенны

Определение направления требуется антенна , которая является направленной (более чувствительной в определенных направлениях, чем в других). Многие конструкции антенн демонстрируют это свойство. Например, антенна Yagi имеет довольно выраженную направленность, поэтому источник передачи можно определить, просто направив ее в направлении, где достигается максимальный уровень сигнала. Однако для определения направления с большой точностью требуется более сложная техника.

Пеленгаторная антенна с перекрестными контурами на мачте буксира

Простая форма направленной антенны - это рамочная антенна. Он состоит из разомкнутого контура из провода на изолирующем каркасе или металлического кольца, которое формирует сами антенные элементы, где диаметр контура составляет одну десятую длины волны или меньше на целевой частоте. Такая антенна будет наименее чувствительной к сигналам, которые нормальны для ее лица, и наиболее отзывчивой к сигналам, встречающимся с ребра. Это вызвано выходом фазы передающего маяка. Фаза с изменением фазы вызывает разницу между напряжениями, индуцированными с обеих сторон 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 демонстрирует аналогичные свойства и является основой для антенны Yagi, известной как обычная VHF или UHF телевизионная антенна. Для еще более высоких частот могут использоваться параболические 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 радиопеленгации, называемых гониометрами, например, используемых в разведке сигналов ( ЗНАЧЕНИЕ). Система радиопеленгации на базе вертолета была разработана ESL Incorporated для правительства США еще в 1972 году.

Антенна RDF на этом B-17F расположена в выступающем каплевидном корпусе под

Одноканальный радиопеленгатор

Одноканальный радиопеленгатор 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.

Две основные категории, к которым относится одноканальный алгоритм пеленгации, - это сравнение амплитуд и сравнение фаз. Некоторые алгоритмы могут быть гибридами этих двух.

Метод псевдодоплеровского пеленга

Метод псевдодоплера - это метод пеленгации на основе фазы, который производит оценку пеленга принятого сигнала путем измерения доплеровского сигнала. сдвиг индуцируется на сигнале путем выборки вокруг элементов кольцевой матрицы. В первоначальном методе использовалась одна антенна, которая физически перемещалась по кругу, но в современном подходе используется круглая решетка с множеством антенн, при которой каждая антенна выбирает последовательно.

Ватсон-Ватт или антенная решетка Адкока

В методике Уотсона-Ватта используются две пары антенн Адкока для сравнения амплитуд входящего сигнала. Пара антенн Adcock - это пара монопольных или дипольных антенн, которые измеряют разность векторов принятого 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 С-Ю (Север-Юг) и В-З (Восток-Запад), которые затем будут переданы приемнику. Затем в приемнике угол пеленга можно вычислить, взяв арктангенс отношения сигнала N-S к E-W.

Корреляционный интерферометр

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

Использование

Радионавигация

Портативный аккумуляторный автоматический радиопеленгатор GT-302 для использования на море

Радиопеленгатор, радиопеленгатор, или RDF, когда-то был основным навигационным средством авиации. (Определение дальности и направления - это аббревиатура, использовавшаяся для описания предшественника радара.) Маяки использовались для обозначения пересечений «воздушных трасс» и для определения процедур 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 радиомаяки, как правило, были заменены системой VOR, 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, поскольку почти каждое судно оснащено (было) радиопеленгатором (Appleyard 1988). Очень немногие морские радионавигационные маяки остаются активными сегодня (2008 г.), поскольку суда отказались от навигации через RDF в пользу GPS-навигации.

В Великобритании служба радиопеленгации доступна на частотах 121,5 МГц и 243,0 МГц для пилотов самолетов, терпящих бедствие или испытывающих трудности. Служба основана на ряде радиопеленгаторов, расположенных в гражданских и военных аэропортах и ​​на некоторых станциях береговой охраны HM. Эти станции могут получить "точку" самолета и передать ее пилоту по радио.

Расположение нелегальных, секретных или враждебных передатчиков - SIGINT

грузовик RDF почтового отделения Великобритании с 1927 года для поиска нелицензированных любительских радиопередатчиков. Он также использовался для поиска регенеративных приемников, которые излучали мешающие сигналы из-за обратной связи, что было большой проблемой в то время.

Во время Второй мировой войны значительные усилия были приложены для идентификации секретных передатчиков в Соединенном Королевстве (UK) по пеленгации. Работы выполняла Служба радиобезопасности (RSS также MI8). Первоначально три станции U Adcock HF DF были созданы в 1939 году Главпочтамтом. С объявлением войны MI5 и RSS развили это в более крупную сеть. Одной из проблем с обеспечением покрытия территории размером с Великобританию была установка достаточного количества радиопеленгаторных станций, чтобы покрыть всю территорию для приема сигналов небесной волны, отраженных 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 волны. 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 для нахождения на источнике. Мобильные части представляли собой высокочастотные системы Adcock.

К 1941 году в Великобритании было выявлено всего 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. Операции по пеленгации и перехвату увеличивались в объеме и значении до 1945 года.

ВЧ станции Adcock состояли из четырех 10-метровых вертикальных антенн, окружавших небольшую деревянную хижину оператора, содержащую приемник и радио- гониометр который был настроен для получения подшипника. Также использовались СЧ станции, в которых использовались четыре антенны с 30-метровой решетчатой ​​опорой на растяжках. 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 вращающейся балки от 3 до 8 м. 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 S.L 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 разнесенная кольцевая станция 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 луча, и все, что поддерживалось на центральная ось. Пучок вращался вручную оператором.

Королевский флот представил в 1944 году вариант береговых ВЧ пеленгаторных станций для отслеживания подводных лодок в Северной Атлантике. Они построили группы из пяти пеленгаторных станций, так что пеленги от отдельных станций в группе могли быть объединены и вычислены средние значения. Четыре такие группы были построены в Великобритании в Форд-Энд, 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, которым была поручена борьба с подводными лодками, чтобы попытаться определить местонахождение немецких подводных лодок, например Фрегаты класса «капитан» были оснащены среднечастотной пеленгаторной антенной (MF / DF) (антенна была установлена ​​перед мостиком) и высокочастотной пеленгаторной антенной (HF / DF, «Huffduff») типа FH. 4 (антенна была установлена ​​на верхней части грот-мачты).

Исчерпывающий справочник по радиопеленгации времен Второй мировой войны написал Роланд Кин, глава инженерного отдела RSS в Ханслоп-парке. Упомянутые здесь системы радиопеленгации подробно описаны в его книге 1947 года «Беспроводное определение направления».

В конце Второй мировой войны ряд станций радиопеленгации с RSS продолжали работать в период «холодной войны» под контролем британского GCHQ. Организация SIGINT.

Большая часть усилий по пеленгации в Великобритании в настоящее время (2009 г.) направлена ​​на обнаружение несанкционированных "пиратских " FM-радиопередач. 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 предлагается в качестве доказательства в уголовных преследованиях Великобритании и, почти наверняка, для целей SIGINT.

Неотложная помощь

Существует множество видов радиопередатчиков, предназначенных для передачи в качестве радиомаяка в случае возникновения чрезвычайной ситуации, которые широко используются на гражданских самолетах. Современные аварийные маяки передают уникальный идентификационный сигнал, который может помочь в определении точного местоположения передатчика.

Спасение лавин

Приемопередатчики лавин работают на стандартной частоте 457 кГц и предназначены для помощи в обнаружении людей и оборудования, захороненных лавинами. Поскольку мощность радиомаяка настолько мала, в направленности радиосигнала преобладают мелкомасштабные эффекты поля, и его может быть довольно сложно определить.

Отслеживание дикой природы

Определение местоположения радиоактивно-помеченных животных с помощью триангуляции - широко применяемый метод исследования для изучения передвижения 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 сейчас 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 радиопеленгатора. Когда исследователь хочет найти конкретное животное, его местоположение можно триангулировать, определив направление на передатчик из нескольких мест.

Разведка

Фазированные решетки и другие передовые методы антенн используются для отслеживания запусков систем ракет и их конечных траекторий. Эти системы могут использоваться в оборонительных целях, а также для сбора информации о работе ракет, принадлежащих другим странам. Эти же методы используются для обнаружения и отслеживания обычных самолетов.

Спорт

. Мероприятия, проводимые группами и организациями, которые предполагают использование навыков радиопеленгации для обнаружения передатчиков в неизвестных местах, стали популярны с тех пор. конец Второй мировой войны. Многие из этих событий были сначала продвинуты, чтобы практиковать использование методов радиопеленгации в целях реагирования на бедствия и гражданской обороны или для отработки определения местоположения источника радиочастоты. вмешательство. Самый популярный вид спорта во всем мире известен как радиолюбительский поиск направления или его международное сокращение ARDF. Другая форма деятельности, известная как «охота на передатчики », «мобильная T-охота» или «охота на лис», имеет место в более крупной географической зоне, такой как мегаполис большого города, и большинство участники путешествуют на автомобилях, пытаясь определить местонахождение одного или нескольких радиопередатчиков с помощью методов радиопеленгации.

См. Также

Источники

Библиография

Последняя правка сделана 2021-05-17 08:18:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте