RU2716004C1 - Method for spatial localization of radio transmitters - Google Patents

Method for spatial localization of radio transmitters Download PDF

Info

Publication number
RU2716004C1
RU2716004C1 RU2019112295A RU2019112295A RU2716004C1 RU 2716004 C1 RU2716004 C1 RU 2716004C1 RU 2019112295 A RU2019112295 A RU 2019112295A RU 2019112295 A RU2019112295 A RU 2019112295A RU 2716004 C1 RU2716004 C1 RU 2716004C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
signals
hypothetical
radio
transmitter
reflectors
Prior art date
Application number
RU2019112295A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Игорь Леонидович Сиренко
Игорь Владимирович Донец
Яков Аронович Рейзенкинд
Валерий Николаевич Шевченко
Original Assignee
Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент") filed Critical Акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт "Градиент" (АО "ВНИИ "Градиент")
Priority to RU2019112295A priority Critical patent/RU2716004C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2716004C1 publication Critical patent/RU2716004C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/08Systems for determining direction or position line
    • G01S1/20Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems
    • G01S1/30Systems for determining direction or position line using a comparison of transit time of synchronised signals transmitted from non-directional antennas or antenna systems spaced apart, i.e. path-difference systems the synchronised signals being continuous waves or intermittent trains of continuous waves, the intermittency not being for the purpose of determining direction or position line and the transit times being compared by measuring the phase difference
    • G01S1/306Analogous systems in which frequency-related signals (harmonics) are compared in phase, e.g. DECCA systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/04Position of source determined by a plurality of spaced direction-finders
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/10Position of receiver fixed by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements, e.g. omega or decca systems
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/02Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
    • G01S5/12Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves by co-ordinating position lines of different shape, e.g. hyperbolic, circular, elliptical or radial
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/04Display arrangements
    • G01S7/06Cathode-ray tube displays or other two dimensional or three-dimensional displays
    • G01S7/10Providing two-dimensional and co-ordinated display of distance and direction
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28Details of pulse systems
    • G01S7/285Receivers
    • G01S7/292Extracting wanted echo-signals
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used in single-position systems for concealed control of ground, sea and air space, performing trajectory tracking of mobile objects on direct radio signals of their on-board radio transmitters and copies of these radio signals, reflected by foreign reflectors in form of natural irregularities of terrain or stationary and mobile objects of artificial origin. Said result is achieved by enlarging the range of measured parameters of reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing on values of Doppler shifts of reflected signals instead of checking hypotheses on values of spatial coordinates of reflectors, which are difficult to implement in stationary and virtually impossible in mobile concealed monitoring systems.
EFFECT: technical result is increase in information value (definition of speed vector in addition to spatial coordinates) and efficiency of spatial localization of wide range of radio transmitters by single-position control system under conditions of a priori uncertainty of shape, dimensions, reflecting properties and spatial coordinates of foreign reflectors of radio signals.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в однопозиционных системах скрытного контроля наземного, морского и воздушного пространства, осуществляющих траекторное сопровождение подвижных объектов по прямым радиосигналам их бортовых радиопередатчиков и копиям этих радиосигналов, отраженным посторонними отражателями в виде естественных неоднородностей рельефа местности или стационарных и подвижных объектов искусственного происхождения.The invention relates to radio engineering and can be used in one-position systems of covert control of land, sea and air space, trajectory tracking of moving objects by direct radio signals of their airborne transmitters and copies of these radio signals reflected by extraneous reflectors in the form of natural inhomogeneities of the terrain or stationary and moving objects artificial origin.

Технология траекторного сопровождения целей по излучениям их радиопередатчиков, использующая естественно возникающие при излучении радиосигналов отражения от произвольно распределенных в пространстве посторонних отражателей, пока еще не получила достаточного распространения, несмотря на то, что осуществима однопозиционной системой контроля и может существенно повысить эксплуатационную эффективность широкого класса систем и комплексов скрытного дистанционного обнаружения, слежения и управления.The technology of trajectory tracking of targets by the radiations of their radio transmitters, using the reflections naturally occurring during the emission of radio signals from extraneous reflectors randomly distributed in space, has not yet received sufficient distribution, despite the fact that it is feasible with a single-position monitoring system and can significantly increase the operational efficiency of a wide class of systems and complexes of secretive remote detection, tracking and control.

Известен способ пространственной локализации радиопередатчиков [1], заключающийся в том, что принимают решеткой антенн радиосигналы передатчиков, преобразуют принятые радиосигналы в двумерные комплексные угловые спектры принятых радиосигналов, по угловым спектрам определяют азимутальные и угломестные пеленги передатчиков, а после сравнения угломестных пеленгов β с порогом разделяют передатчики на наземные и воздушные и определяют наклонную дальность R до радиопередатчиков воздушных целей по формуле R=Н/sinβ, где Н - известная высота полета цели.The known method of spatial localization of radio transmitters [1], which consists in the fact that the antenna array receives the radio signals of the transmitters, converts the received radio signals into two-dimensional complex angular spectra of the received radio signals, the azimuth and elevation bearings of the transmitters are determined from the angular spectra, and after comparing the angular bearings β with the separation threshold transmitters to ground and air and determine the slant range R to the radio transmitters of air targets by the formula R = N / sinβ, where N is the known height from summer goals.

Данный способ обеспечивает пространственную локализацию (определение пространственных координат и траекторное сопровождение) радиопередатчиков воздушных целей однопозиционной системой контроля. Однако этот способ требует наличия априорной информации о высоте перемещения передатчика и при ее отсутствии теряет свою эффективность.This method provides spatial localization (determination of spatial coordinates and trajectory tracking) of airborne targets radio transmitters with a one-position control system. However, this method requires a priori information about the height of the transmitter and in its absence loses its effectiveness.

Известен способ пространственной локализации радиопередатчиков [2], заключающийся в том, чтоA known method of spatial localization of radio transmitters [2], which consists in the fact that

принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал передатчика и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала,receive, at a given frequency of reception by the array of antennas, a direct radio signal of the transmitter and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors,

синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы,synchronously transform the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals,

цифровые сигналы преобразуют в фазированные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема,digital signals are converted into phased signals for selected azimuthal elevation directions of reception,

фазированные сигналы разделяют на прямой и отраженные сигналы, запоминают направления их приема,phased signals are divided into direct and reflected signals, remember the direction of their reception,

по прямому и отраженным сигналам определяют и запоминают задержку по времени каждого отраженного сигнала относительно прямого сигнала,direct and reflected signals determine and remember the time delay of each reflected signal relative to the direct signal,

по задержкам рассчитывают разности длин путей прямого и каждого отраженного сигнала,the delays calculate the path length differences of the direct and each reflected signal,

по направлениям приема отраженных сигналов и рассчитанным разностям длин путей вычисляют значения гипотетических координат отражателей в зависимости от значений гипотетической дальности до радиопередатчика,according to the directions of receiving the reflected signals and the calculated differences of the path lengths, the values of the hypothetical coordinates of the reflectors are calculated depending on the values of the hypothetical range to the radio transmitter,

сравнивают значения гипотетических и предварительно измеренных координат отражателей,comparing the values of hypothetical and previously measured coordinates of the reflectors,

при совпадении с заданной точностью гипотетических и предварительно измеренных координат отражателей фиксируют наиболее вероятное значение дальности до радиопередатчика,when the hypothetical and previously measured coordinates of the reflectors coincide with the given accuracy, the most probable range value to the radio transmitter is recorded,

по значению направления приема прямого сигнала и наиболее вероятному значению дальности находят пространственные координаты радиопередатчика.by the value of the direction of reception of the direct signal and the most probable value of the range, the spatial coordinates of the radio transmitter are found.

Способ-прототип не требует наличия априорной информации о высоте радиопередатчика и обеспечивает его пространственную локализацию однопозиционной системой контроля.The prototype method does not require a priori information about the height of the radio transmitter and ensures its spatial localization by a one-position control system.

Однако способ-прототип обладает следующими недостатками, снижающими его эффективность:However, the prototype method has the following disadvantages that reduce its effectiveness:

1) осуществляет операции проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, требующие наличия априорной информации о пространственных координатах возможных отражателей радиосигналов в районе размещения однопозиционной системы контроля и, как следствие:1) performs hypothesis testing operations on the values of the spatial coordinates of the reflectors, requiring a priori information on the spatial coordinates of the possible reflectors of radio signals in the area where the one-position monitoring system is located and, as a result:

а) является сложно осуществимым в стационарных комплексах скрытного контроля, так как требует до начала функционирования комплекса продолжительных (несколько лет) и трудоемких (с использованием летно-подъемных средств) операций выбора возможных отражателей радиосигналов и измерения их пространственных координатах.a) it is difficult to implement in stationary complexes of covert monitoring, since it requires the operation of the complex to take long (several years) and laborious (using flight and lifting means) operations to select possible reflectors of radio signals and measure their spatial coordinates.

При этом операции предварительного выбора отражателей предполагают измерение бистатической эффективной площади рассеяния каждого из возможных отражателей на каждой из множества возможных рабочих частот системы контроля и на каждом из возможных угловых направлений приема по азимуту и углу места. Например, в наиболее типичных условиях, при измерениях на каждой из 1000 частот и числе дискретных значений по азимуту 360, а по углу места 90 можно получить, что общее число измерений может достигать очень больших значений 1000×360×90=32400000. Если предположить, что в течение суток выполняется 100 измерений, то общая продолжительность измерения пространственных координат возможных отражателей радиосигналов в районе размещения однопозиционной системы контроля может достигать 324000 суток;In this case, the preliminary selection of reflectors involves measuring the bistatic effective scattering area of each of the possible reflectors at each of the many possible operating frequencies of the monitoring system and at each of the possible angular reception directions in azimuth and elevation. For example, under the most typical conditions, when measuring at each of 1000 frequencies and the number of discrete values in azimuth of 360, and in elevation angle 90, we can find that the total number of measurements can reach very large values of 1000 × 360 × 90 = 32400000. If we assume that 100 measurements are performed during the day, then the total duration of the measurement of the spatial coordinates of possible reflectors of radio signals in the area where the one-position monitoring system is located can reach 324,000 days;

б) не осуществим в мобильных комплексах скрытного контроля, как правило, предназначенных для многократного оперативного перебазирования на новые позиции и, как следствие, требующих минимального времени развертывания;b) we will not carry out covert control in mobile complexes, as a rule, designed for multiple operational relocation to new positions and, as a result, requiring a minimum deployment time;

2) не содержит операций определения вектора скорости радиопередатчика, что свидетельствует об ограниченности его информативности.2) does not contain operations for determining the velocity vector of a radio transmitter, which indicates the limitations of its information content.

Техническим результатом изобретения является повышение информативности (определение вектора скорости в дополнение к пространственным координатам) и оперативности пространственной локализации широкого класса радиопередатчиков однопозиционной системой контроля в условиях априорной неопределенности формы, размеров, отражающих свойств и пространственных координат посторонних отражателей радиосигналов.The technical result of the invention is to increase the information content (determination of the velocity vector in addition to spatial coordinates) and the speed of spatial localization of a wide class of radio transmitters with a one-position monitoring system under the conditions of a priori uncertainty in the shape, size, reflective properties and spatial coordinates of extraneous reflectors of radio signals.

Повышение информативности и оперативности достигается за счет расширения номенклатуры измеряемых параметров отраженных сигналов (временные задержки и доплеровские сдвиги частоты вместо временных задержек) и осуществления операций проверки гипотезы о значениях доплеровских сдвигов отраженных сигналов вместо операций проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, являющихся сложно осуществимыми в стационарных и практически не осуществимыми в мобильных комплексах скрытного контроляThe increase in information content and efficiency is achieved by expanding the range of measured parameters of the reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing operations on the values of the Doppler shifts of the reflected signals instead of testing the hypothesis on the values of the spatial coordinates of reflectors, which are difficult to implement in stationary and practically not feasible in mobile systems of covert control

Технический результат достигается тем, что в способе пространственной локализации радиопередатчиков, заключающемся в том, что принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал передатчика и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в фазированные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, фазированные сигналы разделяют на прямой и отраженные сигналы, которые совместно с выбранными направлениями приема запоминают, согласно изобретению, прямой и отраженные сигналы преобразуют в сигналы комплексных частотно-временных изображений для каждого направления приема отраженных сигналов, по частотно-временным изображениям определяют и запоминают число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержку по времени τi сигнала каждого отражателя относительно прямого сигнала, где

Figure 00000001
- номер отражателя, по значениям задержек и направлений приема вычисляют гипотетические значения дальности до каждого отражателя
Figure 00000002
в зависимости от гипотетических значений дальности до передатчика
Figure 00000003
где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света, et и ei - соответствующие запомненным направлениям приема прямого сигнала передатчика и сигнала i-го отражателя единичные векторы-пеленги, по гипотетическим значениям дальностей и единичным вектор-пеленгам находят и фиксируют гипотетические координаты отражателей и передатчика, формируют и запоминают матрицу Qh, элементы которой
Figure 00000004
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема на гипотетическое положение передатчика и из гипотетического положения передатчика на каждую из точек гипотетических положений отражателей, из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi формируют и запоминают вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов, находят вектор-столбец гипотетической скорости передатчика
Figure 00000005
где (Qh)H - матрица, эрмитово сопряженная с Qh, который запоминают и преобразуют в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов ωh=Qhvh, для каждого значения гипотетической дальности до передатчика
Figure 00000006
вычисляют невязку между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000007
где ωH - вектор-столбец, эрмитово сопряженный с ω, по глобальному минимуму невязки определяют дальность
Figure 00000008
до радиопередатчика, по которой находят вектор скорости
Figure 00000009
и пространственные координаты
Figure 00000010
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, радиопередатчика.The technical result is achieved by the fact that in the method of spatial localization of radio transmitters, which consists in the fact that a direct radio signal of the transmitter and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors are received at a given antenna receiving frequency, the ensemble of radio signals received by the antennas is simultaneously converted into digital signals, digital signals are converted into phased signals for the selected azimuthal elevation directions of reception, phased signals are divided into direct and reflected signals, to which, together with the selected reception directions, store, according to the invention, the direct and reflected signals are converted into signals of complex frequency-time images for each direction of reception of the reflected signals, the number M of reflectors, the Doppler frequency shift ω i and the delay according to time-frequency images are determined and stored time τ i of the signal of each reflector relative to the direct signal, where
Figure 00000001
- reflector number, according to the values of delays and directions of reception, hypothetical values of the distance to each reflector are calculated
Figure 00000002
depending on hypothetical values of the distance to the transmitter
Figure 00000003
where h is the current number of the hypothetical value of the range, c is the speed of light, e t and e i are the unit bearing vectors corresponding to the remembered directions of receiving the direct signal of the transmitter and the signal of the i-th reflector, find and fix by the hypothetical range values and unit bearing vectors the hypothetical coordinates of the reflectors and the transmitter form and store the matrix Q h , the elements of which
Figure 00000004
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the reception frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the reception point to the hypothetical transmitter position and from the hypothetical position of the transmitter to each of the points of the hypothetical positions of the reflectors, from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i form and store the column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals, find column vector of hypothetical transmitter speed
Figure 00000005
where (Q h ) H is a Hermitian conjugate matrix with Q h , which is stored and converted into a column vector of hypothetical Doppler shifts of the frequency of the reflected signals ω h = Q h v h , for each value of the hypothetical range to the transmitter
Figure 00000006
calculate the residual between the column vectors of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals by the formula
Figure 00000007
where ω H is the column vector Hermitian conjugate to ω, the distance is determined from the global minimum of the residual
Figure 00000008
to the radio transmitter by which the velocity vector is found
Figure 00000009
and spatial coordinates
Figure 00000010
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system, the radio transmitter.

Операции способа поясняются чертежами:The operation of the method is illustrated by drawings:

Фиг. 1. Структурная схема устройства, реализующего предложенный способ калибровки.FIG. 1. The structural diagram of a device that implements the proposed calibration method.

Фиг. 2. Схема взаимного расположения однопозиционной системы контроля, радиопередатчика и отражателя в декартовой системе координат.FIG. 2. The mutual arrangement of the one-position control system, radio transmitter and reflector in the Cartesian coordinate system.

Устройство (фиг. 1), в котором реализуется предложенный способ, содержит последовательно соединенные систему приема и предварительной обработки 1 и вычислительную систему 2.The device (Fig. 1), which implements the proposed method, contains series-connected reception and preprocessing systems 1 and computing system 2.

Система 1 включает антенную решетку 1-1, тракт приема радиосигналов, включающий преобразователь частоты 1-2, АЦП 1-3 и устройство пространственной фильтрации 1-4.System 1 includes an antenna array 1-1, a radio signal receiving path including a frequency converter 1-2, an ADC 1-3 and a spatial filtering device 1-4.

Система 2 имеет выход, предназначенный для подключения к внешним системам. Кроме этого система 2 имеет управляющий выход для настройки на заданную частоту приема преобразователя частоты 1-2 (для упрощения управляющий выход на фиг. 1 не показан).System 2 has an output intended for connection to external systems. In addition, the system 2 has a control output for tuning to a given frequency of reception of the frequency converter 1-2 (to simplify the control output in Fig. 1 is not shown).

Система 1 является аналогово-цифровым устройством и предназначена для приема на заданной частоте рабочего диапазона частот и пространственной фильтрации прямого радиосигнала передатчика и отраженных от посторонних отражателей копий этого радиосигнала.System 1 is an analog-to-digital device and is designed to receive at a given frequency the operating frequency range and spatial filtering of the direct radio signal of the transmitter and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors.

Антенная решетка 1-1 состоит из N антенн с номерами

Figure 00000011
Каждая антенна обеспечивает прием прямых и отраженных радиосигналов.Antenna array 1-1 consists of N antennas with numbers
Figure 00000011
Each antenna provides direct and reflected radio signals.

Пространственная конфигурация антенной решетки может быть произвольной: плоской прямоугольной, плоской кольцевой или объемной, в частности, конформной.The spatial configuration of the antenna array can be arbitrary: planar rectangular, planar annular or surround, in particular conformal.

Преобразователь частоты 1-2 является N-канальным, выполнен с общим гетеродином и с полосой пропускания каждого канала, изменяемой в соответствии с шириной спектра принимаемого радиосигнала. Общий гетеродин обеспечивает многоканальный когерентный прием сигналов.Frequency converter 1-2 is an N-channel, made with a common local oscillator and with the bandwidth of each channel, which is changed in accordance with the width of the spectrum of the received radio signal. A common local oscillator provides multi-channel coherent signal reception.

АЦП 1-3 также является N-канальным и синхронизирован сигналом одного опорного генератора (для упрощения опорный генератор на фиг. 1 не показан). Если разрядность и быстродействие АЦП достаточны для непосредственного аналого-цифрового преобразования входных сигналов, то вместо преобразователя частоты 1-2 могут использоваться частотно избирательные полосовые фильтры и усилители. Кроме этого, преобразователь частоты 1-2 обеспечивает подключение одной из антенн вместо всех антенн решетки для периодической калибровки приемных каналов по внешнему источнику сигнала. Возможна калибровка с использованием внутреннего генератора, выход которого также подключается вместо всех антенн для периодической калибровки каналов (для упрощения внутренний генератор на фиг. 1 не показан).ADC 1-3 is also N-channel and is synchronized by the signal of one reference oscillator (for simplicity, the reference oscillator is not shown in Fig. 1). If the resolution and speed of the ADC are sufficient for direct analog-to-digital conversion of the input signals, then frequency selective bandpass filters and amplifiers can be used instead of the frequency converter 1-2. In addition, the frequency converter 1-2 provides the connection of one of the antennas instead of all the antennas of the array for periodic calibration of the receiving channels using an external signal source. Calibration is possible using an internal generator, the output of which is also connected instead of all antennas for periodic channel calibration (to simplify, the internal generator is not shown in Fig. 1).

Устройство 1-4 представляет собой вычислительное устройство, обеспечивающее формирование, например, классическим способом формирования луча или способом адаптивной пространственной фильтрации [3], фазированных сигналов для выбранных азимутально-угломестных направлений приема и последующего их разделения на прямые и отраженные радиосигналы.The device 1-4 is a computing device that provides, for example, the formation of a classical beam-forming method or adaptive spatial filtering method [3], phased signals for selected azimuth-elevation directions of reception and their subsequent separation into direct and reflected radio signals.

Вычислительная система 2 предназначена для формирования сигналов комплексных частотно-временных изображений радиосигналов, рассеянных посторонними отражателями в анализируемой области доплеровских частот и временных задержек, определения числа отраженных сигналов, их доплеровских сдвигов частоты и задержек по времени относительно прямого сигнала, а также вычисления координат и вектора скорости контролируемого радиопередатчика.Computing system 2 is intended for generating signals of complex frequency-time images of radio signals scattered by extraneous reflectors in the analyzed area of Doppler frequencies and time delays, determining the number of reflected signals, their Doppler frequency shifts and time delays relative to the direct signal, as well as calculating coordinates and velocity vector controlled radio transmitter.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В системе 2 на основе данных от внешних систем периодически обновляются параметры радиопередатчиков, подлежащих пространственной локализации.In system 2, based on data from external systems, the parameters of radio transmitters subject to spatial localization are periodically updated.

Параметры радиопередатчиков (несущая частота и ширина спектра радиосигнала) запоминаются в системе 2, а также используются для настройки преобразователя 1-2. С целью упрощения цепи управления преобразователем не показаны.The parameters of the radio transmitters (carrier frequency and the width of the spectrum of the radio signal) are stored in system 2, and are also used to configure the converter 1-2. To simplify the control circuit of the converter are not shown.

Преобразователь частоты 1-2 по сигналам системы 2 перестраивается на заданную частоту приема.The frequency converter 1-2 according to the signals of system 2 is tuned to a given frequency of reception.

Принятое каждой антенной с номером n решетки 1-1 многолучевое электромагнитное поле прямого и рассеянных радиосигналов в виде зависящих от времени t радиосигналов sn(t) поступает на входы преобразователя частоты 1-2.The multi-beam electromagnetic field of the direct and scattered radio signals received by each antenna with array number 1 of the array 1-1 in the form of time-dependent radio signals s n (t) is fed to the inputs of the frequency converter 1-2.

В преобразователе частоты 1-2 каждый принятый радиосигнал sn(t) фильтруется по частоте и переносится на более низкую частоту.In the frequency converter 1-2, each received radio signal s n (t) is filtered by frequency and transferred to a lower frequency.

Сформированный в преобразователе 1-2 ансамбль радиосигналов синхронно преобразуется с помощью АЦП 1-3 в цифровые сигналы

Figure 00000012
где
Figure 00000013
- номер временного отсчета сигнала, которые поступают в устройство 1-4, где запоминаются.The ensemble of radio signals formed in the converter 1-2 is synchronously converted using digital-to-analog converters 1-3 into digital signals
Figure 00000012
Where
Figure 00000013
- the number of time reference signals that enter the device 1-4, where they are remembered.

В устройстве 1-4 цифровые сигналы преобразуются в прямой и рассеянные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема.In device 1-4, digital signals are converted into direct and scattered signals for selected azimuthal elevation directions of reception.

Преобразование цифровых сигналов в прямой сигнал и рассеянные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема осуществляется известным способом классического формирования луча или способом адаптивной пространственной фильтрации [3].The conversion of digital signals into a direct signal and scattered signals for the selected azimuth-elevation directions of reception is carried out by a known method of classical beam formation or adaptive spatial filtering [3].

Например, при использовании способа адаптивной пространственной фильтрации цифровые сигналы отдельных антенн sn объединяются в матричный цифровой сигнал

Figure 00000014
размером N×Z. Из матричного цифрового сигнала S формируется сигнал пространственной корреляционной матрицы R размером N×N. Сигнал корреляционной матрицы R преобразуется в сигнал оптимального весового вектора
Figure 00000015
размером N×1 для формирования фазированного сигнала в выбранном азимутально-угломестном направлении приема, где η - вектор наведения размером N×1, определяемый выбранным азимутально-угломестным направлением приема радиосигнала, длиной волны (частотой) и геометрией решетки.For example, when using the adaptive spatial filtering method, the digital signals of individual antennas s n are combined into a matrix digital signal
Figure 00000014
size N × Z. From the matrix digital signal S, a signal of a spatial correlation matrix R of size N × N is formed. The signal of the correlation matrix R is converted into a signal of the optimal weight vector
Figure 00000015
size N × 1 for the formation of a phased signal in the selected azimuthal elevation direction of reception, where η is the guidance vector of size N × 1 determined by the selected azimuthal elevation direction of reception of the radio signal, wavelength (frequency) and lattice geometry.

После этого матричный цифровой сигнал S преобразуется в фазированный для выбранного азимутально-угломестного направления приема сигнал

Figure 00000016
где
Figure 00000017
- символ эрмитова сопряжения. Фазированный сигнал является векторным сигналом
Figure 00000018
включающим Z временных отсчетов.After that, the matrix digital signal S is converted into a phased signal for the selected azimuthal elevation direction of reception
Figure 00000016
Where
Figure 00000017
- a symbol of Hermitian conjugation. A phased signal is a vector signal
Figure 00000018
including Z time samples.

Аналогично осуществляется формирование фазированных сигналов для всех выбранных азимутально-угломестных направлений приема.Similarly, phased signals are generated for all selected azimuthal elevation directions of reception.

Физически описанные операции адаптивной пространственной фильтрации обеспечивают одновременный направленный прием полезных сигналов в выбранных направлениях приема. При этом обеспечивается пространственная фильтрация сигналов с каждого выбранного направления с одновременным подавлением широкого класса помех, приходящих с других направлений.Physically described adaptive spatial filtering operations provide simultaneous directional reception of useful signals in selected reception directions. At the same time, spatial filtering of signals from each selected direction is provided with simultaneous suppression of a wide class of interference coming from other directions.

Полученные фазированные сигналы совместно со значениями азимутально-угломестных направлений приема поступают в вычислительную систему 2, где запоминаются.The obtained phased signals together with the values of the azimuthal elevation directions of reception are received in the computing system 2, where they are stored.

В вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:In computing system 2, the following actions are performed:

- фазированные сигналы разделяются на прямой и отраженные сигналы, которые совместно с выбранными направлениями приема запоминаются.- phased signals are divided into direct and reflected signals, which are stored together with the selected directions of reception.

При разделении сигналов выполняются следующие действия:When splitting the signals, the following actions are performed:

сравниваются с порогом значения модулей фазированных сигналов s и при превышении порога принимается решение об обнаружении в выбранном азимутально-угломестном направлении приема прямого сигнала, а в противном случае - отраженного сигнала.the values of the modules of the phased signals s are compared with the threshold, and when the threshold is exceeded, a decision is made to detect the direct signal, or otherwise, the reflected signal, in the selected azimuth-elevation direction.

Порог выбирается исходя из минимизации вероятности перепутывания прямого и отраженных сигналов;The threshold is selected based on minimizing the likelihood of confusion between the direct and reflected signals;

- прямой и отраженные сигналы преобразуются в сигналы комплексных частотно-временных изображений для каждого направления приема отраженных сигналов.- direct and reflected signals are converted into signals of complex time-frequency images for each direction of reception of reflected signals.

Преобразование прямого и отраженных сигналов в сигналы комплексных частотно-временных изображений возможно различными способами: классическим способом взаимной корреляции [4] или современными итерационными способами [5-7].The conversion of direct and reflected signals into signals of complex time-frequency images is possible in various ways: the classical method of cross-correlation [4] or modern iterative methods [5-7].

Например, при использовании способа [4] для каждого направления приема отраженных сигналов формируется зависящая от временного и частотного сдвигов комплексная двумерная взаимно корреляционная функция между прямым и отраженным сигналами.For example, when using the method [4] for each direction of receiving reflected signals, a complex two-dimensional cross-correlation function between direct and reflected signals is formed depending on the time and frequency shifts.

Модуль комплексной двумерной взаимно корреляционной функции описывает частотно-временное изображение распределения энергии отраженных сигналов в анализируемой области задержек и доплеровских частот и позволяет определить число отражателей, доплеровский сдвиг частоты и задержку по времени сигнала каждого отражателя.The module of the complex two-dimensional cross-correlation function describes the time-frequency image of the energy distribution of the reflected signals in the analyzed region of delays and Doppler frequencies and allows you to determine the number of reflectors, Doppler frequency shift and time delay of the signal of each reflector.

Итерационные способы [5-7] за счет дополнительных операций нелинейной обработки сигналов обеспечивают формирование частотно-временных изображений распределения энергии отраженных сигналов в анализируемой области задержек и доплеровских частот с повышенным динамическим диапазоном и разрешающей способностью;Iterative methods [5-7] due to additional operations of non-linear signal processing provide the formation of frequency-time images of the energy distribution of the reflected signals in the analyzed region of delays and Doppler frequencies with a high dynamic range and resolution;

- по частотно-временным изображениям определяется и запоминается число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержка по времени τi сигнала каждого i-го отражателя относительно прямого сигнала, где

Figure 00000019
- номер отражателя.- from the time-frequency images, the number M of reflectors, the Doppler frequency shift ω i and the time delay τ i of the signal of each i-th reflector relative to the direct signal are determined and stored, where
Figure 00000019
- reflector number.

Описанные операции формирования сигналов двумерных комплексных частотно-временных изображений в заданных направлениях приема являются ключевыми при повышении информативности и оперативности, так как позволяют описывать распределение отраженных радиосигналов не только в области временных задержек, но и в области доплеровских сдвигов.The described operations of generating signals of two-dimensional complex time-frequency images in given reception directions are key for increasing information content and efficiency, since they allow us to describe the distribution of reflected radio signals not only in the field of time delays, but also in the field of Doppler shifts.

В результате осуществления этих операций обеспечивается возможность увеличения числа измеряемых и моделируемых параметров в виде относительных задержек по времени и доплеровских сдвигов частоты сигналов отражателей, вместо относительных задержек.As a result of these operations, it is possible to increase the number of measured and modeled parameters in the form of relative time delays and Doppler frequency shifts of the reflector signals, instead of relative delays.

На последующих этапах обработки сигналов это открывает возможность определения не только координат передатчика, но и вектора его скорости.At the subsequent stages of signal processing, this opens up the possibility of determining not only the coordinates of the transmitter, but also its velocity vector.

За счет этого повышается информативность пространственной локализации широкого класса радиопередатчиков однопозиционной системой контроля. Более того, не требуется априорное знание координат отражателей, то есть, устраняется второй основной недостаток способа-прототипа - сложность осуществимости в стационарных и практическая неосуществимость в мобильных комплексах скрытного контроля.Due to this, the informativeness of the spatial localization of a wide class of radio transmitters with a one-position control system is increased. Moreover, an a priori knowledge of the coordinates of the reflectors is not required, that is, the second main drawback of the prototype method is eliminated - the complexity of feasibility in stationary and the practical impracticability in mobile complexes of covert control.

Кроме этого в вычислительной системе 2 выполняются следующие действия:In addition, in computing system 2, the following actions are performed:

- по значениям задержек τi и направлений приема вычисляются гипотетические значения дальности до каждого i-го отражателя

Figure 00000020
в зависимости от гипотетических значений дальности до передатчика
Figure 00000021
где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света, et и ei - соответствующие запомненным направлениям приема прямого сигнала передатчика и сигнала i-го отражателя единичные векторы-пеленги;- based on the values of the delays τ i and the directions of reception, hypothetical values of the distance to each i-th reflector are calculated
Figure 00000020
depending on hypothetical values of the distance to the transmitter
Figure 00000021
where h is the current number of the hypothetical range value, c is the speed of light, e t and e i are the unit bearing vectors corresponding to the remembered directions of receiving the direct signal of the transmitter and the signal of the i-th reflector;

- по гипотетическим значениям дальностей

Figure 00000022
и единичным вектор-пеленгам ei и et находятся и фиксируются гипотетические координаты отражателей и передатчика.- by hypothetical range values
Figure 00000022
and unit vector bearings e i and e t are found and fixed hypothetical coordinates of the reflectors and the transmitter.

Гипотетические координаты отражателей и передатчика вычисляются по следующим формулам:

Figure 00000023
и
Figure 00000024
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат;The hypothetical coordinates of the reflectors and the transmitter are calculated using the following formulas:
Figure 00000023
and
Figure 00000024
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system;

- формируется и запоминается матрица Qh, элементы которой

Figure 00000025
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема с радиус-вектором r0 на гипотетическое положение передатчика с радиус-вектором rh и из гипотетического положения передатчика на каждую из точек с радиус-вектором
Figure 00000026
гипотетических положений отражателей (фиг. 2);- the matrix Q h is formed and stored, the elements of which
Figure 00000025
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the receiving frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the receiving point with the radius vector r 0 to the hypothetical position of the transmitter with the radius vector r h and from the hypothetical position of the transmitter to each of the points with the radius vector
Figure 00000026
hypothetical positions of the reflectors (Fig. 2);

- из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi, формируется и запоминается вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов;- from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i , a column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals is generated and stored;

- находится вектор-столбец гипотетической скорости передатчика

Figure 00000027
где (Qh)H - матрица, эрмитово сопряженная с матрицей Qh.- there is a column vector of the hypothetical transmitter speed
Figure 00000027
where (Q h ) H is the Hermitian conjugate matrix of Q h .

Отметим, что формула

Figure 00000028
может быть получена из переопределенной системы Qhvh=ω, включающей М уравнений относительно трех компонент вектора-столбца гипотетической скорости передатчика vh;Note that the formula
Figure 00000028
can be obtained from the overdetermined system Q h v h = ω, including M equations for the three components of the column vector of the hypothetical transmitter speed v h ;

- вектор-столбец гипотетической скорости передатчика

Figure 00000029
запоминается и преобразуется в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов ωh=Qhvh;- column vector of hypothetical transmitter speed
Figure 00000029
is stored and converted into a column vector of hypothetical Doppler shifts of the frequency of the reflected signals ω h = Q h v h ;

- для каждого значения гипотетической дальности до передатчика

Figure 00000030
вычисляется невязка между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000031
где ωH - вектор-столбец, эрмитово сопряженный с вектор-столбцом ω;- for each value of the hypothetical range to the transmitter
Figure 00000030
the discrepancy between the vector columns of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals is calculated by the formula
Figure 00000031
where ω H is the column vector, Hermitian conjugate to the column vector ω;

-по глобальному минимуму невязки определяется дальность

Figure 00000032
до радиопередатчика, по которой находят вектор скорости
Figure 00000033
и пространственные координаты
Figure 00000034
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, радиопередатчика.- the global minimum of residuals determines the range
Figure 00000032
to the radio transmitter by which the velocity vector is found
Figure 00000033
and spatial coordinates
Figure 00000034
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system, the radio transmitter.

При определении вектора скорости v радиопередатчика по полученной оценке дальности

Figure 00000035
находятся элементы
Figure 00000036
матрицы Q, которая подставляется в формулу для вычисления вектора скорости
Figure 00000037
где (Q)H - матрица, эрмитово сопряженная с матрицей Q.When determining the velocity vector v of the radio transmitter from the resulting range estimate
Figure 00000035
there are elements
Figure 00000036
matrix Q, which is substituted into the formula for calculating the velocity vector
Figure 00000037
where (Q) H is a Hermitian conjugate matrix with Q.

Из приведенного описания следует, что устройство, реализующее предложенный способ, обеспечивает повышение информативности (определение вектора скорости в дополнение к пространственным координатам) и оперативности пространственной локализации широкого класса радиопередатчиков однопозиционной системой контроля в условиях априорной неопределенности формы, размеров, отражающих свойств и пространственных координат посторонних отражателей радиосигналов.From the above description it follows that the device that implements the proposed method provides an increase in information content (determination of the velocity vector in addition to spatial coordinates) and the efficiency of spatial localization of a wide class of radio transmitters by a one-position control system under the conditions of a priori uncertainty in the shape, size, reflective properties and spatial coordinates of extraneous reflectors radio signals.

Таким образом, за счет расширения номенклатуры измеряемых параметров отраженных сигналов (временные задержки и доплеровские сдвиги частоты вместо временных задержек) и осуществления операций проверки гипотезы о значениях доплеровских сдвигов отраженных сигналов вместо операций проверки гипотезы о значениях пространственных координат отражателей, являющихся сложно осуществимыми в стационарных и практически не осуществимыми в мобильных комплексах скрытного контроля, удается решить поставленную задачу с достижением указанного технического результата.Thus, by expanding the range of measured parameters of the reflected signals (time delays and Doppler frequency shifts instead of time delays) and performing hypothesis testing operations on the values of the Doppler shifts of the reflected signals instead of testing the hypothesis on the spatial coordinates of the reflectors, which are difficult to implement in stationary and practical not feasible in mobile complexes of covert control, it is possible to solve the problem with the achievement of the specified nical result.

Источники информации:Sources of information:

1. RU, патент, 2158002, кл. G01S 13/14, 2000 г.1. RU, patent, 2158002, cl. G01S 13/14, 2000

2. RU, патент, 2457505 С2, кл. G01S 5/04 (2006.01), 2012 г.2. RU, patent, 2457505 C2, class. G01S 5/04 (2006.01), 2012

3. Ратынский М.В. Адаптация и сверхразрешение в антенных решетках. М.: Радио и связь. 2003 г.3. Ratynsky M.V. Adaptation and superresolution in antenna arrays. M .: Radio and communication. 2003 year

4. Ширман Я.Д., Манжос В.Н. Теория и техника обработки радиолокационной информации на фоне помех. - М.: Радио и связь, 1981.4. Shirman Y.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. - M.: Radio and Communications, 1981.

5. RU, патент, 2521608 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2014 г.5. RU, patent, 2521608 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2014

6. RU, патент, 2524401 С1, кл. G01S 13/02(2006.01), 2014 г.6. RU, patent, 2524401 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2014

7. RU, патент, 2557250 С1, кл. G01S 13/02 (2006.01), 2015 г.7. RU, patent, 2557250 C1, cl. G01S 13/02 (2006.01), 2015

Claims (1)

Способ пространственной локализации радиопередатчиков, заключающийся в том, что принимают на заданной частоте приема решеткой антенн прямой радиосигнал передатчика и отраженные от посторонних отражателей копии этого радиосигнала, синхронно преобразуют ансамбль принятых антеннами радиосигналов в цифровые сигналы, цифровые сигналы преобразуют в фазированные сигналы для выбранных азимутально-угломестных направлений приема, фазированные сигналы разделяют на прямой и отраженные сигналы, которые совместно с выбранными направлениями приема запоминают, отличающийся тем, что прямой и отраженные сигналы преобразуют в сигналы комплексных частотно-временных изображений для каждого направления приема отраженных сигналов, по частотно-временным изображениям определяют и запоминают число М отражателей, доплеровский сдвиг частоты ωi и задержку по времени τi сигнала каждого отражателя относительно прямого сигнала, где
Figure 00000038
- номер отражателя, по значениям задержек и направлений приема вычисляют гипотетические значения дальности до каждого отражателя
Figure 00000039
в зависимости от гипотетических значений дальности до передатчика
Figure 00000040
где h - текущий номер гипотетического значения дальности, с - скорость света, et и ei - соответствующие запомненным направлениям приема прямого сигнала передатчика и сигнала i-го отражателя единичные векторы-пеленги, по гипотетическим значениям дальностей и единичным вектор-пеленгам находят и фиксируют гипотетические координаты отражателей и передатчика, формируют и запоминают матрицу Qh, элементы которой
Figure 00000041
где m=1, 2, 3, em - единичные векторы осей декартовой системы координат, с точностью до множителя, равного обратной длине волны λ на частоте приема, являются проекциями на оси декартовой системы координат суммы направлений из точки приема на гипотетическое положение передатчика и из гипотетического положения передатчика на каждую из точек гипотетических положений отражателей, из запомненных значений доплеровских сдвигов частоты ωi формируют и запоминают вектор-столбец ω измеренных доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов, находят вектор-столбец гипотетической скорости передатчика
Figure 00000042
где
Figure 00000043
- матрица, эрмитово-сопряженная с Qh, который запоминают и преобразуют в вектор-столбец гипотетических доплеровских сдвигов частоты отраженных сигналов
Figure 00000044
для каждого значения гипотетической дальности до передатчика
Figure 00000045
вычисляют невязку между вектор-столбцами гипотетических ωh и измеренных ω доплеровских сдвигов отраженных сигналов по формуле
Figure 00000046
где ωH - вектор-столбец, эрмитово-сопряженный с ω, по глобальному минимуму невязки определяют дальность
Figure 00000047
до радиопередатчика, по которой находят вектор скорости
Figure 00000048
и пространственные координаты
Figure 00000049
где r0 - радиус-вектор положения однопозиционной системы контроля в декартовой системе координат, радиопередатчика.
The method of spatial localization of radio transmitters, which consists in receiving a direct transmitter radio signal and copies of this radio signal reflected from extraneous reflectors at a given antenna receiving frequency, synchronously converts the ensemble of radio signals received by the antennas into digital signals, digital signals are converted into phased signals for the selected azimuth-angle signals directions of reception, phased signals are divided into direct and reflected signals, which together with the selected directions n The reception is remembered, characterized in that the direct and reflected signals are converted into signals of complex time-frequency images for each direction of reception of the reflected signals, the number M of reflectors, the Doppler frequency shift ω i and the time delay τ i of the signal are determined and stored on the time-frequency images each reflector relative to the direct signal, where
Figure 00000038
- reflector number, according to the values of delays and directions of reception, hypothetical values of the distance to each reflector are calculated
Figure 00000039
depending on hypothetical values of the distance to the transmitter
Figure 00000040
where h is the current number of the hypothetical value of the range, c is the speed of light, e t and e i are the unit bearing vectors corresponding to the remembered directions of receiving the direct signal of the transmitter and the signal of the i-th reflector, find and fix by the hypothetical range values and unit bearing vectors the hypothetical coordinates of the reflectors and the transmitter form and store the matrix Q h , the elements of which
Figure 00000041
where m = 1, 2, 3, e m are the unit vectors of the axes of the Cartesian coordinate system, up to a factor equal to the inverse wavelength λ at the reception frequency, are the projections on the axis of the Cartesian coordinate system of the sum of directions from the reception point to the hypothetical transmitter position and from the hypothetical position of the transmitter to each of the points of the hypothetical positions of the reflectors, from the stored values of the Doppler frequency shifts ω i form and store the column vector ω of the measured Doppler frequency shifts of the reflected signals, find column vector of hypothetical transmitter speed
Figure 00000042
Where
Figure 00000043
- a Hermitian conjugate matrix with Q h , which is stored and converted into a column vector of hypothetical Doppler frequency shifts of the reflected signals
Figure 00000044
for each hypothetical transmitter distance value
Figure 00000045
calculate the residual between the column vectors of the hypothetical ω h and the measured ω Doppler shifts of the reflected signals by the formula
Figure 00000046
where ω H is the column vector Hermitian conjugate to ω, the distance is determined from the global minimum of the residual
Figure 00000047
to the radio transmitter by which the velocity vector is found
Figure 00000048
and spatial coordinates
Figure 00000049
where r 0 is the radius vector of the position of the one-position control system in the Cartesian coordinate system, the radio transmitter.
RU2019112295A 2019-04-23 2019-04-23 Method for spatial localization of radio transmitters RU2716004C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112295A RU2716004C1 (en) 2019-04-23 2019-04-23 Method for spatial localization of radio transmitters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019112295A RU2716004C1 (en) 2019-04-23 2019-04-23 Method for spatial localization of radio transmitters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2716004C1 true RU2716004C1 (en) 2020-03-05

Family

ID=69768297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019112295A RU2716004C1 (en) 2019-04-23 2019-04-23 Method for spatial localization of radio transmitters

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2716004C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154836C2 (en) * 1994-02-18 2000-08-20 Томсон-ЦСФ Method of localization of radio transmitters
RU2302646C1 (en) * 2005-10-13 2007-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method for finding decametric transmitters
US7423589B2 (en) * 2003-11-07 2008-09-09 Thales Method for localising at least one emitter
RU2408895C2 (en) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
WO2014086688A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Thales Method for the passive localization of radar transmitters
FR3060763A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-22 Centre National D'etudes Spatiales METHOD AND SYSTEM FOR LOCATING A RADIO FREQUENCY TRANSMITTER

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2154836C2 (en) * 1994-02-18 2000-08-20 Томсон-ЦСФ Method of localization of radio transmitters
US7423589B2 (en) * 2003-11-07 2008-09-09 Thales Method for localising at least one emitter
RU2302646C1 (en) * 2005-10-13 2007-07-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственное конструкторское бюро аппаратно-программных систем "Связь" (ФГУП "ГКБ "Связь") Method for finding decametric transmitters
RU2408895C2 (en) * 2009-03-18 2011-01-10 Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН Method of localisation of electromagnetic radiation sources of decametre range
RU2457505C2 (en) * 2010-09-30 2012-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР) Apparatus for determining location of operating radar station
WO2014086688A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 Thales Method for the passive localization of radar transmitters
FR3060763A1 (en) * 2016-12-20 2018-06-22 Centre National D'etudes Spatiales METHOD AND SYSTEM FOR LOCATING A RADIO FREQUENCY TRANSMITTER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2440588C1 (en) Passive radio monitoring method of air objects
Zhang et al. Super resolution DOA based on relative motion for FMCW automotive radar
RU2444755C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
US11454702B2 (en) Synthetic aperture radar method and synthetic aperture radar device
RU2444754C1 (en) Method for detection and spatial localisation of air objects
RU2524401C1 (en) Method for detection and spatial localisation of mobile objects
RU2410712C1 (en) Method of detecting aerial objects
RU2546330C1 (en) Method for polarisation-sensitive radio monitoring of mobile objects
Hennessy et al. Deployable long range passive radar for space surveillance
RU2444753C1 (en) Radio monitoring method of air objects
RU2529483C1 (en) Method for stealth radar location of mobile objects
RU2524399C1 (en) Method of detecting small-size mobile objects
RU2444756C1 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2528391C1 (en) Method of searching for low-signature mobile objects
RU2723432C2 (en) Method of remote monitoring of radio silent objects
RU2716004C1 (en) Method for spatial localization of radio transmitters
JP5035782B2 (en) Split beam synthetic aperture radar
Fabrizio High frequency over-the-horizon radar
RU2716145C1 (en) Method for spatial localization of radio-emitting objects
RU2557250C1 (en) Method for stealth radar detection of mobile objects
RU2534222C1 (en) Nearly invisible moving objects detection method
RU2716006C2 (en) Method for remote detection and tracking of radio silent objects
RU2420755C2 (en) Detection and localisation method of air objects
RU2724923C2 (en) Method for secretive monitoring of radio silent objects
RU2309425C2 (en) Method of forming calibration data for radio direction finder/ range finder (versions)