Материал из РУВИКИ — свободной энциклопедии

Радиопеленгация

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

Радиопеленгация (от англ. radio direction finding, RDF; также радиогониометрия) — определение направления на источник радиосигнала посредством анализа приходящих радиоволн. Источником может быть как специально размещённый радиопередатчик, так и несанкционированный, естественный либо вражеский объект. Радиопеленгация отличается от радара тем, что определяет только направление на источник, тогда как радар также вычисляет расстояние до объекта. Используя метод триангуляции, положение радиопередатчика можно определить по направлениям на него с двух и более точек. Радиопеленгация широко применяется в радионавигации морских и воздушных судов, для поиска аварийных передатчиков, отслеживания диких животных и поиска незаконных или мешающих радиопередатчиков. Во время Второй мировой войны радиопеленгация активно использовалась обеими сторонами для обнаружения и наведения авиации, кораблей и подводных лодок.

В XX веке стандартным навигационным оборудованием для самолётов был автоматический радиопеленгатор (ADF), работающий в паре с наземными радиомаяками (NDB). Однако с повсеместным внедрением глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS) наземная инфраструктура NDB целенаправленно сокращается[1][2], а ADF сохраняет свою роль лишь в качестве резервного средства и учебного инструмента[3]. В то же время, из-за растущей уязвимости спутниковых систем к помехам и спуфингу[4], наблюдается возрождение интереса к наземным системам, таким как усовершенствованная eLoran. Она развёртывается в ряде стран (включая Великобританию, Китай и Южную Корею) в качестве отказоустойчивого резерва для позиционирования и синхронизации времени[5][6][7].

В военном деле радиопеленгация — важный инструмент радиоэлектронной разведки. Возможность точного определения позиции вражеского передатчика применяется с Первой мировой войны и сыграла ключевую роль в битве за Атлантику во Второй мировой. По оценкам, британские усовершенствованные системы радиопеленгации HF/DF (High-Frequency Direction Finding, «huff-duff») способствовали уничтожению примерно 24 % всех подлодок противника. Современные системы часто используют фазированные антенные решётки для быстрого формирования направленного луча, объединяются в комплексы радиоэлектронной борьбы.

Первые радиопеленгаторы использовали механическое вращение антенн для сравнения уровней сигнала. Позднее появились электронные системы, основанные на сравнении фаз сигналов или эффекта Доплера, что упростило автоматизацию процессов. Первые британские радары также назывались RDF, что иногда трактуется как дезинформация; однако Chain Home действительно применял отдельные радиопеленгаторные приёмники для определения направления[8].

История

[править | править код]

Ранние механические системы[править | править код]

В. Г. Уэйд из Национального бюро стандартов США использует крупногабаритную рамочную антенну для радиопеленгации, 1919 год. Это сравнительно компактная антенна по тем временам.

Первейшие опыты по радиопеленгации относятся к 1888 году, когда Генрих Герц обнаружил направленные свойства открытого рамочного проводника — антенны. При её совмещении с направлением источника сигнал возрастал, а при установке «лицом» к источнику антенна давала минимум (так называемый «нуль»). Но оставалась двухзначная неопределённость: невозможно определить, находится ли источник перед или позади антенны. Позднее применялись дипольные антенны, обладающие наибольшей чувствительностью под прямым углом. К началу XX века такие рамочные и дипольные антенны, вращавшиеся механически, стали типичны для радиопеленгации. Известные образцы запатентовали Джон Стоун Стоун (1902, патент США 716,134), чья система использовала поиск «нуля» для точного определения направления, и Ли де Форест (1904, патент США 771,819)[9]. Главным недостатком этих ранних систем была необходимость вращать громоздкую антенную конструкцию[9].

В начале XX века исследователи искали способы определить местоположение передатчика по радиосигналу. Ранние системы работали на средние волны и длинные волны, обладавшие хорошей дальностью вследствие минимальных потерь при распространении вдоль поверхности Земли. Особенно перспективной оказалась длинноволновая радиопеленгация для дальних маршрутов (через приземную волну). Измерения на длинных волнах требовали антенн длиной порядка четверти, а чаще половины длины волны. В результате рамочные антенны достигали десятков футов (метров), иногда объединялись в каскады. Компания Маркони в 1905 году предложила жёсткую антенну из нескольких горизонтальных проводников, соединявшихся попарно переключателем — оператор вращал переключатель для поиска наилучшего сигнала[10]. ВМС США иногда преодолевали проблему размера, вращая антенны на кораблях, совершая круговые маневры судна[11].

Первая мировая война стала мощным толчком для развития и широкого внедрения радиопеленгации в военных целях[9]. Технология активно использовалась для обнаружения вражеских кораблей и подводных лодок[12]. В Российской империи уже 8 сентября 1914 года на острове Эзель (Сааремаа) начал работу разведывательный радиопеленгатор; всего на Балтийском флоте действовало восемь таких станций[12]. ВМС США успешно применяли радиокомпас, разработанный Фредериком Колстером, для охоты на немецкие субмарины[12]. Кроме того, перехват и пеленгация вражеских радиопередач позволяли определять местоположение штабов и следить за передвижением войск[13].

Радиогониометр Беллини-Този[править | править код]

Модель Королевского флота Великобритании — характерный пример радиогониометра Беллини-Този: видны две системы катушек и вращающаяся катушка приёмника.

Ключевой шаг в развитии радиопеленгации был сделан итальянскими инженерами Этторе Беллини и Алессандро Този, запатентовавшими в 1907—1909 годах (патент США 943,960) революционную систему. Она решала главную проблему ранних пеленгаторов — необходимость вращать громоздкие внешние антенны. Система Беллини-Този использовала две стационарные, перпендикулярно расположенные рамочные антенны. Сигналы с них подавались на специальное устройство — радиогониометр, где для поиска направления оператор вращал лишь небольшую поисковую катушку, а не всю антенную конструкцию. Это сделало технологию гораздо более практичной для установки на кораблях и наземных станциях.

После Первой мировой войны технология получила широкое распространение и к 1920-м годам стала стандартом в радионавигации, который использовался вплоть до 1950-х годов. Системы на её основе позволили кораблям определять своё местоположение в тумане или вдали от берега, принимая сигналы от береговых радиомаяков, а также стали неотъемлемой частью самолётовождения[14].

Однако на более высоких частотах отражения от ионосферы приводили к появлению «ложных» направлений. Проблема была решена внедрением в 1919 году антенны Адкока — четырёх вертикальных антенн, устранявших влияние отражённых волн. Такие антенны с радиогониометрами Беллини-Този стали основными с 1920-х. В 1931 году ВВС США протестировали радиокомпас, использовавший коммерческие радиостанции как маяки[15].

Развитие в 1930-е годы и зарождение радиолокации[править | править код]

1930-е годы стали переломным десятилетием в истории радиопеленгации, отмеченным революционными разработками, которые заложили основу для создания радиолокации и коренным образом изменили навигацию и военное дело.

Важнейшим прорывом 1930-х годов стало создание первой в мире практически применимой системы радиолокационного обнаружения, выросшей из экспериментов по радиопеленгации. Шотландский физик Роберт Уотсон-Уотт, которого считают одним из изобретателей радара, в январе 1935 года представил британскому Министерству авиации доклад о возможности обнаружения самолётов с помощью радиоволн[16]. 26 февраля 1935 года состоялся знаменитый Дэвентрийский эксперимент: используя передатчик коротковолновой радиостанции BBC, команда Уотсона-Уотта успешно зафиксировала отражённый от пролетавшего бомбардировщика Handley Page Heyford радиосигнал на расстоянии около 64 км[17]. Этот опыт убедительно доказал практическую возможность радиообнаружения.

Успех эксперимента дал старт разработке сети радиолокационных станций (РЛС) раннего предупреждения вдоль побережья Великобритании, получившей кодовое название «Chain Home» (AMES Type 1)[16]. Уже к концу 1936 года были построены первые пять станций, а к лету 1938 года их число достигло 20[16]. Эта система работала в диапазоне частот 20—30 МГц и сыграла решающую роль в отражении воздушных атак во время Битвы за Британию в начале Второй мировой войны[16]. Для обнаружения низколетящих целей система позже была дополнена РЛС «Chain Home Low»[18].

Параллельно с разработкой радаров совершенствовались и классические методы радиопеленгации, особенно в авиации. Антенна Адкока, изобретённая ещё в 1919 году британским инженером Фрэнком Адкоком, нашла широкое применение именно в 1930-е годы. Её главным преимуществом было значительное снижение погрешности пеленгации, вызываемой горизонтально поляризованными компонентами радиоволн, что было серьёзной проблемой для рамочных антенн. В начале 1930-х годов антенны Адкока стали ключевым элементом сети низкочастотных радиомаяков (Low Frequency Radio Range, LFR) в США, которая создала первые воздушные трассы для полётов по приборам. В гражданской авиации радиокомпасы начали применяться с 1930—1932 годов. Изначально это были простые устройства с ручным вращением рамочной антенны. В 1935—1938 годах появились более совершенные радиополукомпасы (РПК) со стрелочным индикатором, которые, например, использовались в советской арктической экспедиции 1937 года. К концу десятилетия, в 1940—1941 годах, были разработаны первые полностью автоматические радиокомпасы (АРК), которые самостоятельно и непрерывно указывали направление на радиостанцию, что стало огромным шагом вперёд в самолётовождении.

Исследования в других странах. В США в 1934 году инженер Военно-морской исследовательской лаборатории США Роберт Пейдж зафиксировал отражённый от самолёта радиосигнал на частоте 60 МГц. Это подтвердило независимые исследования в области радиолокации, которые велись в стране. Как уже упоминалось, именно в США в 1930-е годы была развёрнута самая масштабная на тот момент сеть радионавигации для самолётов на базе антенн Адкока. В Германии немецкая компания GEMA (Gesellschaft für elektroakustische und mechanische Apparate) под руководством Рудольфа Кюнольда и Ганса-Карла фон Виллизена также вела успешные разработки. В 1934 году они продемонстрировали работающий прототип радара, а в 1935 году создали РЛС «Freya» для обнаружения воздушных целей и «Seetakt» для военно-морского флота. Компания Telefunken с 1938 года выпускала мобильные радиопеленгаторы.

Таким образом, 1930-е годы стали периодом, когда теоретические изыскания и разрозненные эксперименты в области радиопеленгации превратились в мощные технологии, определившие ход истории. Создание первых РЛС и развитие точной радионавигации стали важнейшими достижениями, подготовившими технологическую базу для всех участников грядущей мировой войны.

«Huff-duff»[править | править код]

Оборудование «huff-duff» на музейном корабле

В 1926 году Роберт Уотсон-Уотт, разрабатывая системы для обнаружения гроз, существенно усовершенствовал технологию. Использовав осциллограф и антенну Адкока, он смог реализовать метод почти мгновенного определения направления — «high-frequency direction finding» (HF/DF), или «huff-duff». Хотя радиопеленгация применялась ещё в Первой мировой войне, она была медленной и неэффективной[19]. Ключевой технологией HF/DF стала именно во время Второй мировой войны, особенно в Битве за Атлантику[20].

Немецкие подводные лодки пытались противодействовать обнаружению, передавая радиограммы длительностью менее 30 секунд, однако «huff-duff» позволял засечь передатчик всего за несколько секунд[20]. С 1942—1943 годов компактные установки HF/DF начали массово размещать на кораблях эскорта, что позволяло немедленно определять местоположение атакующих субмарин[21]. По оценкам, британские системы HF/DF способствовали уничтожению примерно 24 % всех подлодок противника[22]. Наряду с радаром и дешифровкой кодов «Энигмы», HF/DF считается одним из решающих факторов победы союзников в Битве за Атлантику[19].

Послевоенные системы[править | править код]

После войны военные технологии начали активно проникать в гражданскую сферу. Совершенствования в электронике, такие как появление транзисторов и развитие фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), позволили создавать более компактные и автоматизированные системы, работающие в VHF/UHF диапазонах.

Основным вектором развития стало создание автоматических систем. В авиации началось массовое внедрение автоматических радиокомпасов (АРК), или Automatic Direction Finders (ADF) в западной терминологии[23]. Если в годы войны они были преимущественно военным инструментом, то в послевоенный период (1946—1960-е) АРК стали стандартным оборудованием в гражданской авиации[24]. Эти бортовые устройства автоматически определяли и указывали направление на наземные приводные радиостанции (NDB), значительно упрощая навигацию[23]. В СССР в 1950-х годах были разработаны и внедрены системы слепой посадки, такие как ОСП-48 и её модернизированная версия СП-50, которые включали в себя приводные радиостанции и радиопеленгаторы. Развитие наземной инфраструктуры шло быстрыми темпами: если в 1946 году было смонтировано 20 радиопеленгаторов, то в 1948 их число удвоилось[25]. В 1955 году был разработан УКВ-радиопеленгатор АРП-6. На флоте также происходила модернизация: в 1950-х годах на вооружение ВМФ СССР поступили новые радиопеленгаторы, такие как АРП-53 и АРП-50[26].

Период Холодной войны характеризовался гонкой вооружений и, как следствие, бурным развитием технологий радиоэлектронной разведки. На смену амплитудным методам пеленгации пришли более точные фазовые и доплеровские (включая квазидоплеровские) методы[25]. Эти принципы позволяли создавать многоканальные автоматические пеленгаторы с высокой точностью и скоростью определения направления[27]. В гражданской авиации СССР в 1965 году в аэропорту Якутска был введён в эксплуатацию полуавтоматический радиопеленгатор «Лена», а в 1970-х годах появились более совершенные многоканальные автоматические радиопеленгаторы, такие как АРП-75 и АРП-80[27]. Они использовались диспетчерами для идентификации самолётов на экранах радаров[27]. В военной сфере радиопеленгация стала неотъемлемой частью систем радиоэлектронной разведки (РЭР) и радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Советские разведывательные корабли и беспилотные летательные аппараты (например, Ту-123) оснащались аппаратурой для пеленгации вражеских радаров и радиостанций, что позволяло вскрывать системы ПВО и расположение военных объектов вероятного противника[28].

Переход к цифровым технологиям (1980—1999)[править | править код]

В период с 1980 по 1999 год радиопеленгация претерпела революционные изменения, обусловленные переходом от аналоговых технологий к цифровой обработке сигналов (ЦОС). Этот сдвиг привёл к значительному повышению точности, скорости и автоматизации систем, а также расширил сферы их применения. В 1980-е годы началось активное внедрение микропроцессоров и ЦОС в радиопеленгаторы, что позволило заменить громоздкие аналоговые схемы на более компактные и надёжные цифровые решения. Вычислительная мощность персональных компьютеров, ставших доступными в этот период, дала возможность реализовывать сложные алгоритмы обработки в реальном времени.

Середина 1980-х годов ознаменовалась появлением спектральных методов сверхвысокого разрешения, таких как MUSIC (Multiple Signal Classification) и ESPRIT (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques). Основополагающие работы по этим алгоритмам были опубликованы в 1986 году[29][30]. В отличие от традиционных методов, эти алгоритмы позволяли разделять сигналы от нескольких близкорасположенных источников, что было критически важно в сложной электромагнитной обстановке. Однако их широкое практическое применение началось лишь в конце 1990-х — начале 2000-х годов из-за высокой вычислительной сложности[31]. Параллельно продолжалось развитие интерферометрических методов пеленгации и многоэлементных антенных решёток, которые в сочетании с ЦОС позволили создавать адаптивные системы, способные работать в условиях многолучевого распространения радиоволн.

Новые технологии нашли применение в различных областях:

  • Поиск и спасание: Одним из важнейших достижений этого периода стало развёртывание международной спутниковой системы поиска и спасания КОСПАС-САРСАТ, запущенной в 1982 году. Система использовала радиопеленгацию для определения местоположения аварийных радиобуев, что позволило значительно сократить время поиска и спасти тысячи жизней.
  • Радиоэлектронная борьба (РЭБ) и разведка: Высокая скорость и точность цифровых пеленгаторов дали возможность оперативно обнаруживать, классифицировать и определять местоположение вражеских средств связи и радаров. Методы сверхвысокого разрешения были особенно востребованы для анализа сложной сигнальной обстановки на поле боя.
  • Управление использованием радиочастотного спектра: С ростом числа радиоэлектронных средств в 1990-е годы автоматизированные системы радиоконтроля, оснащённые цифровыми пеленгаторами, позволили государственным регуляторам эффективно обнаруживать источники нелицензионных и мешающих передач.
  • Спутниковая навигация: Появление и развитие системы GPS в 1990-х годах оказало двойное влияние на радиопеленгацию. С одной стороны, GPS стала конкурирующей технологией для навигации, а с другой — её высокоточные данные о местоположении начали использоваться для калибровки радиопеленгаторов, что повысило их точность.
  • Наука и спорт: Технологии стали более доступными для гражданских применений, таких как отслеживание диких животных с помощью миниатюрных радиомаячков и спортивное ориентирование («охота на лис»).

Таким образом, период с 1980 по 1999 год стал переломным для радиопеленгации, превратив её из относительно медленной аналоговой технологии в быстрый, точный и многофункциональный инструмент на базе цифровой обработки сигналов.

XXI век[править | править код]

В XXI веке в гражданской навигации произошёл окончательный переход к глобальным навигационным спутниковым системам (ГНСС), таким как GPS и ГЛОНАСС. Это привело к постепенному упадку традиционных методов радиопеленгации. По всему миру авиационные власти начали целенаправленно сокращать наземную инфраструктуру приводных радиостанций (NDB). В результате автоматические радиокомпасы (ADF) утратили роль основного навигационного средства, сохранив статус резервного инструмента и учебного пособия.

Одновременно с этим, растущая уязвимость ГНСС к радиоэлектронному подавлению (глушению) и спуфингу привела к возрождению интереса к наземным радионавигационным системам в качестве отказоустойчивого резерва. Началось активное развитие и внедрение усовершенствованной системы eLoran (enhanced LORAN). К 2025 году лидерами в этой области стали Великобритания, Китай и Южная Корея, разворачивающие национальные сети eLoran для защиты критической инфраструктуры и обеспечения независимой навигации[32]. В России ведётся модернизация аналогичной системы «Чайка» до уровня «Чайка-М», которая, подобно eLoran, включает канал передачи данных и рассматривается как дополнение и резерв для системы ГЛОНАСС[33][34].

В военной сфере XXI век ознаменовался технологическим скачком. В 2000-е годы произошёл переход на цифровую элементную базу, что позволило создавать сложные комплексы радиоэлектронной борьбы (РЭБ). Ярким примером стал российский комплекс «Красуха-4», принятый на вооружение в 2012 году и предназначенный для подавления бортовых радаров, спутников-шпионов и систем управления БПЛА[35]. В период с 2015 по 2025 год ключевыми направлениями развития стали внедрение искусственного интеллекта и машинного обучения для анализа сигналов, миниатюризация оборудования и создание сетецентрических систем. Современные комплексы РЭБ, такие как «Палантин», способны не только вести разведку и подавление, но и объединять различные средства РЭБ в единую сеть. На вооружение также поступили комплексы «Борисоглебск-2» и модернизированные станции пассивной радиотехнической разведки «Кольчуга-М».

Оборудование

[править | править код]
Lockheed Model 10 Electra Амелии Эрхарт с круглой ADF-антенной над кабиной

Радиопеленгатор — устройство для определения направления (азимута) на источник радиосигнала. Процесс измерения называется радиопеленгация или просто пеленгация. Используя измерения из разных точек, можно вычислить координаты неизвестного передатчика; или, наоборот, имея несколько известных маяков, определить положение объекта (судна, самолёта). Радиопеленгация широко применяется для радионавигации морских и воздушных судов.

Антенны радиопеленгаторов подбираются исходя из длины волны: на сверхдлинных волнах антенны громоздки и используются только наземными системами. Для морской навигации такие волны выгодны из-за «дальнобойности». В авиации из-за большой дальности прямой видимости возможно использование более высоких частот и компактных антенн. Автоматический радиопеленгатор (ADF) чаще всего может настраиваться на коммерческие AM-передатчики и имеется практически на любом современном самолёте.

Для военных целей радиопеленгаторы — ключевой элемент комплексов радиоэлектронной разведки. Радиопеленгация была решающей ещё во время обеих мировых войн, например, британская система «huff-duff» связывается с взломом 24 % всех потопленных немецких U-лодок[36]. Современные системы часто основаны на фазированных решётках и интегрированы в комплексы радиоэлектронной борьбы.

Развитие электроники определяло смену поколений радиопеленгаторов: от механически вращаемых рамочных антенн, через электронные аналоги «по амплитуде», к современным фазовым и псевдодоплеровским системам (c программной обработкой сигналов от множества антенн).

Первые британские радары также назывались RDF, но это соответствовало сути: в системе Chain Home применялись отдельные излучатели и громоздкие приёмные радиопеленгаторы для определения местоположения[8].

Антенны[править | править код]

В одной из схем радиопеленгации применяют направленные антенны, обладающие различной чувствительностью в разных направлениях. Пример — антенна Яги, обладающая выраженной направленностью: максимальный сигнал при наведении на источник. Для повышения точности можно использовать антенны большего размера или «нулевой» метод.

Крестовые рамочные антенны на буксире — классический морской радиопеленгатор

«Нулевой» метод с рамочными антеннами[править | править код]

Рамочная антенна — простейшая направленная антенна: представляет собой петлю провода на изоляционной раме или кольцо. Диаметр — обычно десятая доля длины волны. Минимальная чувствительность (нулевое поле) — когда фронт сигнала попадает «лицом», максимум — когда «ребром». Эта особенность позволяет при повороте антенны определить два возможных направления на источник (двусмысленность 180°); «нулевой» метод предпочтителен, поскольку резкие изменения сигнала позволяют точнее отлавливать направление.

Для устранения неопределённости применяют дополнительную «несущую» (sense) всенаправленную антенну, вводя фазовую подсказку — после смешения нулевой остаётся только одна — истинная — точка минимума.

Антенна Яги для высоких частот[править | править код]

Антенна Яги-Уда — типичная ТВ-антенна для VHF/UHF. Имеет несколько элементов: «рефлектор» уменьшает сигнал сзади, а «директоры» усиливают вперёд. Нет проблемы двунаправленности — максимум только в одну сторону.

Параболические антенны для СВЧ[править | править код]

Для миллиметровых волн и микроволн применяют параболические антенны (тарелки), обладающие резкой направленностью.

Электронный анализ сигналов с двух антенн[править | править код]

Современные точные системы используют фазированные антенные решётки (аналог WWII-шных радиогониометров). Измеряя фазовые или временные сдвиги между приёмниками, можно определить горизонтальный и вертикальный угол прихода волны. В ряде случаев используют технику анализа разности времён прихода (TDOA) между несколькими антеннами.

Антенна радиопеленгатора на B-17F — в каплевидном обтекателе под носом.

Принцип работы[править | править код]

Военный ВМФ США: высокочастотный радиопеленгатор, Вторая мировая война

Ранние радиопеленгаторные устройства работали путём сравнения силы сигнала в разные моменты при вращении рамочной антенны. Оператор настраивал приёмник на нужную частоту, затем медленно вращал антенну, пока на S-метре или на слух не определял точку минимума (null). Она указывала направление на источник и его противоположность — требовалась дополнительная информация для снятия неопределённости «вперёд/назад». Для устранения двусмысленности применяли «несущую» антенну (sense). Дальнейшее развитие привело к автоматизированным системам с вращающимся или стационарным ферритовым сердечником, а также к моторизированным пеленгаторам (ADF). Среди производителей оборудования послевоенного периода — Apelco, Aqua Guide, Bendix, Gladding/Pearce-Simpson, Ray Jefferson, Raytheon, Sperry Marine, Panasonic, Fuji Onkyo, Koden и др.

Одноканальная радиопеленгация[править | править код]

Использует массив из нескольких антенн и один приёмник. Преимущества: мобильность, низкое энергопотребление, простота. Но сравнение сигналов из разных направлений требует электронной «коммутации» антенн.

Основные методы: сравнение амплитуды и фазовая разница. Иногда смешанные схемы.

Псевдодоплеровская радиопеленгация[править | править код]

Основана на измерении доплеровского сдвига— антенны расположены по кругу и поочерёдно коммутируются, а анализ фазового сдвига звукового тона указывает направление.

Метод Уотсона-Уатта и антенна Адкока[править | править код]

Использует две ортогональные пары рамок или вертикальных антенн. В результате формируются N-S и E-W (север-юг, восток-запад) каналы, по их соотношению определяется азимут.

Корреляторный интерферометр[править | править код]

Сравнивает измеренные фазовые сдвиги между всеми антеннами массива со сверочной (калибровочной) базой данных. Вычисляется коэффициент корреляции, максимальный при совпадении направления.

Применения

[править | править код]

Радионавигация[править | править код]

Портативный аккумуляторный автоматический радиопеленгатор GT-302 Accumatic для навигации на воде

Радиопеленгация долго была основной системой авианавигации. Для формирования «воздушных трасс» и схем захода на аэродром использовались приводные радиостанции (NDB), а на борту самолётов — автоматические радиокомпасы (ADF). С 1950-х годов NDB начали вытесняться более совершенными системами VOR, однако из-за дешевизны и простоты они продолжают использоваться на малых аэродромах. В XXI веке, с повсеместным внедрением глобальных навигационных спутниковых систем (GNSS), авиационные власти по всему миру начали целенаправленно сокращать наземную инфраструктуру NDB, а ADF окончательно перешёл в категорию резервных и учебных навигационных средств.

В морской навигации до внедрения GPS пеленгация по коммерческим AM-станциям и морским радиомаякам была стандартом. В 1970-х навигация по ним была вытеснена системой LORAN-C, которая, в свою очередь, была практически полностью выведена из эксплуатации в большинстве стран к середине 2010-х годов. Тем не менее, растущая уязвимость GNSS к помехам и спуфингу привела к возрождению интереса к наземным системам в качестве отказоустойчивого резерва. Ряд стран, включая Великобританию, Китай и Южная Корея, активно развивают и внедряют усовершенствованную систему eLoran (enhanced LORAN). В России ведётся модернизация аналогичной системы «Чайка» до уровня «Чайка-М», которая, подобно eLoran, рассматривается как дополнение и резерв для системы ГЛОНАСС.

Поиск незаконных, скрытых или вражеских передатчиков (SIGINT)[править | править код]

Мобильная лаборатория британской почтовой службы (1927) для поиска незарегистрированных радиостанций — также могла обнаруживать самовозбуждающиеся привычные приёмники, создававшие помехи

Во Второй мировой войне много ресурсов тратилось на обнаружение секретных или незаконных радиостанций: например, Служба радиобезопасности (RSS) в Великобритании развёртывала широкую сеть DF-станций (в частности, антенны Адкока) и мобильных поисковых машин. Аналогичные системы действовали во многих странах, и по окончании войны послужили основой для разведсообществ (GCHQ и др.).

Сегодня основная задача пеленгации внутри страны — поиск «пиратских» вещательных FM-станций, анализ передвижения мобильных телефонов и сигналов в рамках уголовных и разведывательных расследований[37]. Штабные и подвижные станции могут использовать фазовые и амплитудные методы для точного поиска источника сигнала. Основные типы антенн: антенны Адкока, рамочные и фазированные решётки. В годы войны для флота и армии создавались специальные комплексы для противолодочного поиска (HF/DF и MF/DF) — см. фрегаты типа «Капитан».

В 2000-е годы в военной радиоразведке произошёл качественный скачок, связанный с переходом на цифровую обработку сигналов и внедрением цифровых антенных решёток. Это позволило на практике применять алгоритмы сверхвысокого разрешения, такие как MUSIC и ESPRIT, для разделения и пеленгации сигналов от нескольких близкорасположенных источников в сложной электромагнитной обстановке. Ярким примером систем нового поколения стал российский комплекс РЭБ «Красуха-4», принятый на вооружение в 2012 году. Выполненный на цифровой базе, он предназначен для анализа сигналов и подавления бортовых радаров, спутников-шпионов и систем управления БПЛА.

В период с 2015 по 2025 год ключевыми направлениями развития стали внедрение искусственного интеллекта и машинного обучения для автоматической классификации сигналов, миниатюризация оборудования и создание сетецентрических систем. Современные комплексы способны не только вести разведку и подавление, но и объединять различные средства РЭБ в единую сеть для повышения эффективности. Примером такого подхода является комплекс «Палантин». На вооружение также поступили комплексы «Борисоглебск-2» для подавления систем КВ/УКВ-радиосвязи и модернизированные станции пассивной радиотехнической разведки «Кольчуга-М», способные с высокой точностью определять координаты наземных и надводных целей.

Аварийная сигнализация[править | править код]

Аварийные радиобуи (EPIRB) повсеместно используются на гражданских воздушных и морских судах. Ранние устройства передавали только звуковой тон, полагаясь на авиапоиск по пеленгу. Современные аварийные радиобуи (такие как АРБ/EPIRB для судов и АРМ/ELT для самолётов) работают по двухчастотной схеме. Основной сигнал бедствия передаётся на частоте 406 МГц. Этот мощный цифровой сигнал, содержащий уникальный идентификатор буя, принимается спутниками международной системы КОСПАС-САРСАТ, которая определяет координаты с высокой точностью и передаёт их в спасательные центры. С 1 февраля 2009 года спутниковый мониторинг старой аналоговой частоты 121,5 МГц был прекращён[38]. Однако эта частота сохранила свою роль для ближней пеленгации (хоминга)[39]. Одновременно с сигналом на 406 МГц буй излучает непрерывный маломощный аналоговый сигнал на частоте 121,5 МГц[40]. Прибыв в район бедствия, поисково-спасательные суда и вертолёты используют бортовые УКВ-пеленгаторы для точного наведения на этот сигнал на заключительном этапе поиска[40].

Лавинные датчики работают на стандартной частоте 457 кГц и предназначены для поиска людей и экипировки, попавших под лавину[41]. За последние десятилетия лавинные датчики (также известные как биперы или трансиверы) эволюционировали от простых аналоговых устройств к сложным цифровым помощникам. В начале 2000-х годов произошёл массовый переход к цифровым моделям, которые вместо интерпретации звукового тона стали выводить на дисплей направление и расстояние до цели, что значительно упростило поиск[42]. Поворотным моментом стал 2003 год, когда был выпущен первый датчик с тремя антеннами (Pieps DSP), что позволило устранить проблему «ложных максимумов» и повысить точность на финальной стадии поиска[42][43]. Вскоре трёх-антенная конструкция и функция маркировки (позволяющая игнорировать сигнал уже найденного пострадавшего) стали отраслевым стандартом[44]. Современные датчики (к 2025 году) часто оснащаются Bluetooth для обновления прошивки и настройки через смартфон, а некоторые модели, как например Ortovox Diract Voice, предлагают голосовую навигацию для помощи спасателю в стрессовой ситуации[45].

Отслеживание животных[править | править код]

В период с 2000 по 2025 год методы радиопеленгации для отслеживания диких животных претерпели революционные изменения, совершив переход от классического наземного слежения в УКВ-диапазоне (VHF) к глобальным спутниковым системам. Эти технологии стали незаменимыми инструментами в экологии, позволяя изучать миграции и сохранять редкие виды.

Традиционная VHF-радиопеленгация, зародившаяся ещё в 1960-х годах, основана на прикреплении к животному миниатюрного радиопередатчика (маячка). Исследователи с помощью портативной направленной антенны и приёмника определяют направление на импульсный сигнал и методом триангуляции вычисляют местоположение животного. Несмотря на появление более современных технологий, этот метод не утратил актуальности и в 2020-е годы благодаря усовершенствованиям: значительной миниатюризации передатчиков (позволяющей метить даже насекомых), внедрению цифрового кодирования для отслеживания множества особей на одной частоте и увеличению срока службы батарей до нескольких лет.

Настоящий прорыв в отслеживании связан с развитием спутниковой телеметрии, представленной двумя основными системами:

  • Система Argos — франко-американский проект, изначально созданный для сбора метеорологических данных. Местоположение передатчика (PTT), закреплённого на животном, определяется по доплеровскому сдвигу частоты сигнала, принимаемого низкоорбитальными спутниками. Модернизация системы (Argos-2, -3, -4) позволила повысить точность и скорость передачи данных, а также реализовать двустороннюю связь. Российские учёные активно используют Argos для изучения миграций белух, амурских тигров и белых медведей.
  • GPS-трекеры — доминирующая технология благодаря высокой точности. Устройство с помощью встроенного GPS-модуля определяет свои координаты и записывает их в память. Передача накопленных данных исследователю осуществляется различными способами: через спутниковые сети (например, Iridium или Globalstar), сотовые сети (GSM/4G) в зонах их покрытия или по радиоканалу для загрузки данных при нахождении исследователя поблизости.

Эволюция GPS-ошейников привела к их значительной миниатюризации, увеличению срока службы батарей (в том числе за счёт солнечных панелей) и появлению моделей со сменными аккумуляторами. С начала 2010-х годов в трекеры стали массово интегрировать дополнительные датчики:

  • Акселерометры и гироскопы для анализа двигательной активности и классификации поведения (отдых, охота, кормление).
  • Датчики температуры и освещённости для сбора данных об окружающей среде.
  • Магнитометры для изучения навигационных способностей животных.

Параллельно развивалось и программное обеспечение: появились специализированные онлайн-платформы (например, Movebank) для хранения, визуализации и анализа данных. Таким образом, за четверть века радиопеленгация в дикой природе прошла путь от определения примерного местоположения до комплексного дистанционного мониторинга жизни отдельных особей с беспрецедентной детализацией.

Разведка и отслеживание ракет/авиации[править | править код]

Передовые антенные системы и фазированные решётки позволяют отслеживать запуски ракет, траектории движения и объекты противника на дальних рубежах, применяются также в радиолокационном предупреждении об угрозах.

Астрономия

[править | править код]

Подробнее см. Радиоастрономия.

Наземные радиотелескопы получают радиосигналы от звёзд и туманностей в пространстве. Согласованные измерения с двумя инструментами могут дать расстояние до объекта по времени прихода импульса.

Спорт[править | править код]

Соревнования по радиопеленгации, известные как охота на лис или радиоориентирование (ARDF), пользуются популярностью со времени Второй мировой войны[46]. Это важное средство отработки навыков поиска источников сигналов, радиоразведки и обеспечения гражданской обороны.

  • NSGA Galeta Island Site.jpg

Радиопеленгация на СВЧ

[править | править код]

Методы радиопеленгации в диапазоне микроволн были разработаны в 1940-х годах и потребовали создания специальных антенн и приёмников.

В составе военно-морских комплексов эта функция реализуется как часть радиоэлектронных средств поддержки (ESM), дополняя методы классификации и идентификации сигналов[47]. В авиации DF-информация используется средствами предупреждения о радиоизлучении (RWR).

Современные СВЧ-DF требуют широкой полосы частот, 360°-обзора, высокой чувствительности и возможности обнаружения одиночных импульсов (амлитудно-монопульсные методы), что критично для перехвата малоразличимых сигналов (например, радаров с малой вероятностью обнаружения).

Антенны могут быть спиральными (широкополосные, диаграмма ~70°) или рупорными (для больших массивов и меньшего «луча»). В качестве приёмников применяются кристаллические, а с развитием транзисторной техники — низкошумящие микроволновые преамплифайеры (например, на MOSFET, HEMT).

DF-приёмник имеет преимущество по дальности перед радаром: уровень принятого сигнала у DF-станции оценивается как 1/R², а у радара — как σ/R⁴ (где σ — эффективная отражающая поверхность). Соответственно, даже малочувствительный широкополосный DF-приёмник способен обнаружить радар на большей дистанции, чем радар «увидит» DF-приёмник.

Обычно для DF используется массив антенн («сквад») с широкими лепестками и сравнение амплитуд сигналов; фазовое сравнение даёт бо́льшую точность, но требует сложной обработки. Классические схемы — с использованием шести антенн и системы логарифмического детектирования на выходе.

Примечания

[править | править код]
  1. ↑ FAA is decommissioning NDBs. HFUnderground. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 14 августа 2024 года.
  2. ↑ DECOMMISSIONING OF NON-DIRECTIONAL BEACON (NDB) AT AERODROMES/HELIPORTS. The Civil Aviation Authority of Thailand (5 сентября 2024). Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 13 июня 2025 года.
  3. ↑ Learning to Fly the NDB. Flying Mag. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 22 июня 2025 года.
  4. ↑ Bei Dou and eLoran: China is Besting the U.S. in Navigation Warfare. The Maritime Executive. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 1 апреля 2023 года.
  5. ↑ UK Moving Ahead, Wants Input on eLoran Program. Inside GNSS. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 7 октября 2025 года.
  6. ↑ Performance Analysis of the South Korean eLoran Testbed Service. MDPI (14 июля 2023). Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 3 июля 2025 года.
  7. ↑ UK and France Renew Ties, Resilient PNT & eLoran a Key Part – Inside GNSS. The Resilient Navigation and Timing Foundation (10 июля 2025). Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 7 октября 2025 года.
  8. ↑ 1 2 Радар (радиопеленгация) — "Глаза" истребительного командования. Дата обращения: 1 февраля 2012. Архивировано 10 октября 2018 года.
  9. ↑ 1 2 3 Where’s That Radio? A Brief History Of Direction Finding. Hackaday (19 августа 2021). Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 19 сентября 2025 года.
  10. ↑ Baker, W. J. A History of the Marconi Company 1874-1965. — Routledge, 2013. — P. 150. — ISBN 9781134526079.
  11. ↑ Howeth, Linwood. History of Communications-Electronics in the United States Navy. — US Navy, 1963. — P. 261–265.
  12. ↑ 1 2 3 Frederick A. Kolster. Calisphere. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 16 сентября 2025 года.
  13. ↑ The Pioneers of Radio: John Stone Stone - Tuning in the Wireless World. Moonraker. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  14. ↑ Science: Focused Radio. Time (28 января 1929). Дата обращения: 3 ноября 2025.
  15. ↑ Broadcast Station Can Guide Flyer (англ.). Popular Science (апрель 1931). Дата обращения: 3 ноября 2025.
  16. ↑ 1 2 3 4 Как Вторая мировая война создала современную радиосвязь. nag.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 15 мая 2022 года.
  17. ↑ Роль радиопеленгации в развитии арктического мореплавания в 1920-е гг. КиберЛенинка. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  18. ↑ Радиолокация вчера, сегодня, завтра. radio.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 21 февраля 2024 года.
  19. ↑ 1 2 HIGH-FREQUENCY DIRECTION-FINDING (HF/DF). Naval-History.net. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 14 января 2025 года.
  20. ↑ 1 2 Битва за Атлантику. Глава 11. coollib.cc. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  21. ↑ Радиоэлектронная борьба. Битва за Атлантику (окончание). Военное обозрение. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 23 июля 2024 года.
  22. ↑ Радар. ozlib.com. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  23. ↑ 1 2 Эволюция Радиопеленгации: от Полей Сражений Второй Мировой до Автоматизированных Систем (1940-1979). Studfile. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  24. ↑ Применение автоматического радиокомпаса в авиации. scilead.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 14 июля 2025 года.
  25. ↑ 1 2 Радиопеленгация на основе квази-доплера. КиберЛенинка. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  26. ↑ Радиопеленгаторы АРП-53 и АРП-50. moremhod.info. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 28 ноября 2021 года.
  27. ↑ 1 2 3 Эволюция Радиопеленгации: от Полей Сражений Второй Мировой до Автоматизированных Систем (1940-1979). Studfile. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  28. ↑ Служба и боевое применение советских БПЛА, созданных в 1960-1980-е годы. Военное обозрение. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  29. ↑ Multiple emitter location and signal parameter estimation. library.seg.org. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  30. ↑ ESPRIT-estimation of signal parameters via rotational invariance techniques. discovery.researcher.life. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  31. ↑ A Review on MUSIC and ESPRIT Algorithm for Direction of Arrival Estimation. irjaeh.com. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  32. ↑ GPS Gave America An Edge, Until China's Navigation Network Surpassed It. Swarajya. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 20 сентября 2025 года.
  33. ↑ Перспективы применения модернизированной ИФРНС «Чайка-М» в качестве резервной системы для ГНСС. spacedevice.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 9 сентября 2024 года.
  34. ↑ ГОСТ Р 53168-2008. Глобальная навигационная спутниковая система. Импульсно-фазовые радионавигационные системы. Формат передачи данных с использованием технологии EUROFIX. docs.cntd.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 6 сентября 2019 года.
  35. ↑ Россия вооружилась новым комплексом РЭБ «Красуха». Военное обозрение. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 6 мая 2013 года.
  36. ↑ Bauer, Arthur O. HF/DF — Оружие союзников против немецких U-ботов (1939–1945) (англ.) (27 декабря 2004). Дата обращения: 26 января 2008. Архивировано 26 февраля 2009 года.
  37. ↑ deRosa, L.A. Direction Finding // Electronic Countermeasures / J.A. Biyd ; D.B. Harris ; D.D. King ; H.W. Welch Jr.. — Peninsula Publishing, 1979. — ISBN 0-932146-00-7.
  38. ↑ С 1 февраля 2009 года прекращается спутниковая обработка сигналов бедствия на частоте 121,5 МГц. Форум-Авиа. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  39. ↑ Частота 121.500 МГц. Радиосканнер. Дата обращения: 3 ноября 2025.
  40. ↑ 1 2 Аварийные радиобуи АРБ системы КОСПАС-САРСАТ. Sea-Man.org. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 16 марта 2025 года.
  41. ↑ J. Hereford; B. Edgerly (2000). “457 kHz Electromagnetism and the Future of Avalanche Transceivers” (PDF). International Snow Science Workshop (ISSW 2000). Архивировано из оригинала (PDF) 22 июля 2011. Используется устаревший параметр |url-status= (справка)
  42. ↑ 1 2 История лавинных датчиков и компании Pieps. Спорт-Марафон. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 18 июля 2025 года.
  43. ↑ Лавинные датчики (биперы). Risk.ru. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 30 апреля 2025 года.
  44. ↑ Как выбрать лавинный датчик (бипер). Спорт-Марафон. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 22 марта 2023 года.
  45. ↑ 7 лучших лавинных датчиков 2023-2024. backcountry.kz. Дата обращения: 3 ноября 2025. Архивировано 18 июля 2025 года.
  46. ↑ Titterington, B. Radio Orienteering – The ARDF Handbook / Titterington, B., Williams, D., Dean, D.. — Radio Society of Great Britain, 2007. — ISBN 978-1-905086-27-6.
  47. ↑ Tsui J.B., «Microwave Receivers with Electronic Warfare Applications», Kreiber, 1992

Литература

[править | править код]

Ссылки

[править | править код]
Источник — https://ru.ruwiki.ru/w/index.php?title=Радиопеленгация&oldid=1217171827