ES2294633T3 - Procedimiento de localizacion a ciegas de banda ancha de uno o varios emisores a partir de un portador no estacionario. - Google Patents
Procedimiento de localizacion a ciegas de banda ancha de uno o varios emisores a partir de un portador no estacionario. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2294633T3 ES2294633T3 ES05102109T ES05102109T ES2294633T3 ES 2294633 T3 ES2294633 T3 ES 2294633T3 ES 05102109 T ES05102109 T ES 05102109T ES 05102109 T ES05102109 T ES 05102109T ES 2294633 T3 ES2294633 T3 ES 2294633T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- lambda
- flag
- vector
- vectors
- init
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO 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
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/74—Multi-channel systems specially adapted for direction-finding, i.e. having a single antenna system capable of giving simultaneous indications of the directions of different signals
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Near-Field Transmission Systems (AREA)
Abstract
Procedimiento de localización de una o diversas fuentes, estando dicha o dichas fuentes en movimiento respecto de una red de detectores, comprendiendo el procedimiento una etapa de separación de las fuentes para identificar los vectores directores a la respuesta de los detectores a una fuente de incidencia dada.
Description
Procedimiento de localización a ciegas de banda
ancha de uno o varios emisores a partir de un portador no
estacionario.
La invención se refiere a un procedimiento de
localización de varios emisores en tierra en un contexto de banda
ancha a partir del desplazamiento de un portador sin tener
conocimiento a priori sobre señales emitidas. El portador puede ser
un avión, un helicóptero, un barco, etc.
El procedimiento, por ejemplo se aplica de
manera iterativa durante el desplazamiento del portador.
La técnica anterior describe diferentes
procedimientos para localizar uno o varios emisores a partir de un
portador no estacionario.
La figura 1 ilustra un ejemplo de localización
aerotransportada. El emisor 1 está en la posición
(x_{0},y_{0},z_{0}) y el portador 2 en el instante t_{k}
está en la posición (x_{k},y_{k},z_{k}) y ve al emisor bajo la
incidencia (\theta(t_{k},x_{0},y_{0},z_{0}),
\Delta(t_{k},x_{0},y_{0},z_{0})). Los ángulos
\theta(t,x_{0},y_{0},z_{0}) y
\Delta(t,x_{0},y_{0}, z_{0}) evolucionan a lo largo
del tiempo y dependen de la posición del emisor así como de la
trayectoria del portador. Los ángulos
\theta(t,x_{0},y_{0},z_{0}) y
\Delta(t,x_{0},y_{0},z_{0}) están localizados como
lo muestra la figura 2 respecto de una red 3 de N antenas que se
pueden fijar bajo el portador.
Existen diversas familias de técnicas que
permiten determinar la posición (x_{m},y_{m},z_{m}) de los
emisores. Estas técnicas difieren especialmente por los parámetros
evaluados instantáneamente al nivel de la red de detectores. De
este modo, se pueden clasificar las técnicas de localización en las
siguientes categorías: utilización de la goniometría, utilización
de la diferencia de fase entre dos detectores alejados, utilización
de la medición de la frecuencia portadora del emisor, utilización de
los tiempos de propagación.
La solicitud de patente del solicitante FR
03/13128 describe un procedimiento de localización de uno o varios
emisores a partir de un portador no estacionario donde los vectores
directores se miden en el mismo canal frecuencial y están por lo
tanto todos a la misma longitud de onda.
El procedimiento según la invención tiene
especialmente como objetivo realizar una estimación directa de las
posiciones (x_{m},y_{m},z_{m}) de cada uno de los emisores a
partir de una identificación a ciegas de los vectores directores de
los emisores a diversos instantes t_{k} y a diversas longitudes de
onda \lambda_{k}.
El análisis paramétrico tendrá como función
suplementaria separar los diferentes emisores a cada par
instante-longitud de onda
(t_{k},\lambda_{p(k)}). Los parámetros de los vectores
procedentes de los diferentes pares
(t_{k},\lambda_{p(k)}) se asocian a continuación, para
finalmente efectuar una localización en cada uno de los
emisores.
La invención se refiere a un procedimiento de
localización de una o diversas fuentes, estando dicha o dichas
fuentes en movimiento respecto de una red de detectores,
comprendiendo el procedimiento una etapa de separación de las
fuentes para identificar los vectores directores asociados a la
respuesta de los detectores a una fuente de incidencia dada,
caracterizado porque comprende al menos las siguientes etapas:
\circ asociar los vectores directores
a_{1p(1)m}...a_{Kp(K)m} obtenidos
para el m^{ésimo} emisor y respectivamente para los instantes
t_{1}...t_{k} y para longitudes de onda
\lambda_{p(1)}...\lambda_{p(k)}; considerando
que para cada par (t_{k},\lambda_{p(k)}) se han
identificado M_{k} vectores a_{kp(k)}j
(1<j<M_{k}), la etapa de asociación para K pares
(tk,\lambda_{p(k)}) comprende al menos las siguientes
etapas:
AS1 inicializar el proceso a k = kinit, m =
minit y M = Minit; para todos los tripletes (t_{k},
\lambda_{p(k)},j), inicializar un indicador de asociación
a un emisor flag_{kj} a flag_{kj}(init),
AS2 buscar un índice j y un par
(t_{k},\lambda_{p(k)}) tal que el indicador flag_{kj}
= flag_{kj}(init),
AS3 para este primer triplete (t_{k},
\lambda_{p(k)},j) obtenido en la etapa AS2, hacer
flag_{kj} = flag_{kj}(init)+1 e inicializar un indicador
de prueba de asociación al emisor de este triplete enlace_{k'i} =
0 para k'\neqk e i'\neqj e ind_{m} = {k} y \Phi_{m} =
{a_{kp(k)j}},
AS4 determinar el par (t_{k'},
\lambda_{p(k')}) que minimiza la distancia d_{kk'} con
(t_{k}, \lambda_{p(k)}) tal que k\inind_{m} en el
espacio tiempo-frecuencia y donde existe al menos un
vector b_{i} = a_{k'p(k')i} tal que flag_{k'i} =
flag_{kj(init)} y enlace_{k'i} =
enlace_{k'i(init)},
AS5 utilizando la relación
d(a_{kpm},b_{i(m)}) = 100
[d(a_{kpm},b_{i})] determinar el índice i(m) que
minimiza el desvío entre los vectores a_{kp(k)m} tal
que k\inind_{m} y los vectores b_{i} identificados con los
pares instante-longitud de onda
(t_{k}^{1},\lambda_{p(k')}) para (1\leqi\leqM_{k}) y flag_{k'i} = 0 y enlace_{k'i} = 0,
(t_{k}^{1},\lambda_{p(k')}) para (1\leqi\leqM_{k}) y flag_{k'i} = 0 y enlace_{k'i} = 0,
AS6 hacer enlace_{k'i(m)} = 1, se ha
realizado la prueba de asociación,
AS7 si
d(a_{kp(k)m},b_{i(m)})\leq\eta
y |t_{k}-t_{k'}|<\Deltat_{max} y
|\lambda_{p(k)}-\lambda_{p(k')}|<\Delta\lambda_{max}
entonces: \Phi = {\Phi_{m}b_{i(m)}}, ind_{m} =
{ind_{m}k'}, flag_{k'i(m)} =
flag_{k'i(m)init}+1,
AS8 si existe al menos un doblete
(t_{k'},\lambda_{p(k')}) y un índice i tal que
enlace_{k}'_{i} = enlace_{k'i(init)}, reiterar las
etapas a partir de la etapa AS4,
AS9 definir la familia de vectores \Phi_{m}
=
{a_{1p(1)m}...a_{K(m),p(K(m)),m}}
asociados a la fuente indiciada por m poniendo
K(m) = cardinal(\Phi_{m}), y
K(m) = cardinal(\Phi_{m}), y
AS10 a partir de la familia de vectores
\Phi_{m} =
{a_{1p(1),m}...a_{K(M),p(K(M),m}},
extraer los J instantes t_{i}\inind_{J}\subsetind_{m} que
corresponden a puntos aberrantes situados fuera de una zona
definida,
AS11 volver a la etapa AS3 si existe al menos un
triplete (t_{k},\lambda_{p(k)},j) tal que flag_{kj} =
0;
\circ localizar el m^{ésimo} emisor a partir
de los componentes de los vectores
a_{1p(1)m}...a_{Kp(K)m} medidos con
diferentes longitudes de onda ejecutando las siguientes etapas:
maximizar un criterio de correlación vectorial normalizado
L_{k}(x,y,z) en el espacio (x,y,z) de posición de un emisor con
L_{k}(x,y,z) en el espacio (x,y,z) de posición de un emisor con
\vskip1.000000\baselineskip
con
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
y
\vskip1.000000\baselineskip
donde w_{k} es el vector ruido
para todas las posiciones (x,y,z) de un emisor. Según una
realización, flag_{kj}(init) = 0,
enlace_{k'i(init)} = 0, m = 0, M =
0.
El procedimiento de banda ancha según la
invención ofrece ahora las siguientes ventajas:
\circ la localización de un emisor se hace por
un procedimiento directo que maximiza un solo criterio de función
de las coordenadas (x,y,z) del emisor,
\circ permite efectuar una asociación de los
vectores directores de las fuentes en el espacio
tiempo-frecuencia, lo que permite en particular la
toma en cuenta de señales EVF (evasión de Frecuencia) y TDMA - FDMA
(Time Division Multiple Access y Frequency Division Multiple
Access),
\circ se puede aplicar en redes calibradas o
con antenas con diversidades de amplitud como las antenas
colocalizadas: red con dipolos de igual centro de fase y con
orientaciones diferentes.
Otras características y ventajas de la presente
invención se harán más evidentes con la lectura de la descripción
de un ejemplo detallado, dado a título ilustrativo y en ningún caso
limitativo, adjunto a las figuras que representan:
\bullet la figura 1, un ejemplo de
localización por un avión equipado con una red de antenas de un
emisor de posición (x_{0},y_{0},z_{0}) en tierra,
\bullet la figura 2, una red de cinco antenas
y los ángulos de incidencia de un emisor,
\bullet la figura 3, un diagrama de
funcionamiento general del procedimiento en presencia de M emisores
de banda ancha.
Con el fin de hacer comprender el procedimiento
según la invención, el ejemplo que sigue se da a título ilustrativo
y en ningún caso limitativo para un sistema tal como se describe en
la figura 1 que comprende un avión 2 equipado con un dispositivo de
recepción que comprende por ejemplo una red de N detectores (figura
2) y con un emisor 1 que se desea localizar.
Antes de explicitar las etapas del procedimiento
según la invención, se define el modelo utilizado.
En presencia de M emisores, el avión recibe en
el instante t en la salida de los N detectores de la red y del
p^{ésimo} canal de longitud de onda \lambdap, el vector
x(t,p).
Alrededor del instante t_{k}, el vector
x(t+t_{k},p) de dimensión Nx1 que corresponde a la mezcla
de las señales de los M emisores se expresa por
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
donde
\circ b(t) es el vector ruido
supuestamente gaussiano,
\circ a(\theta,\Delta,\lambda) es
la respuesta de la red de detectores a una fuente de incidencia
(\theta,\Delta) y de longitud de onda \lambda,
\circ A_{kp} =
[a(\theta_{k1},\Delta_{k1},\lambda_{p})...a(\theta_{km},\Delta_{kM},\lambda_{p})]
corresponde a la matriz de mezcla, s(t) =
[s_{1}(t)...s_{M}(t)]^{T} corresponde al vector
director,
\circ\theta_{km} =
\theta(t_{k},x_{m},y_{m},z_{m}) y
\Delta_{km}=\Delta (t_{k},x_{m},y_{m}z_{m}),
\circ x_{n}(t,p) es la señal recibida
en el n^{ésimo} detector en la salida del p^{ésimo} canal
frecuencia asociado a la longitud de onda \lambda_{p}.
En este modelo, la matriz A_{kp} de mezcla
depende del instante t_{k} de observación así como de la longitud
de onda \lambda_{p}.
El modelo anterior muestra que el vector
director
en el instante t_{k} es una
función conocida de (t_{k},\lambda_{p}) y de la posición del
emisor
(X_{m},Y_{m},Z_{m}).
El procedimiento según la invención comprende
por ejemplo las siguientes etapas resumidas en la figura 3:
\bullet La Estimación Paramétrica (EP) y la
Separación de los Emisores (SE) en los instantes t_{k} y longitud
de onda \lambda_{p} por ejemplo identificando los vectores
a_{kpm} para (1\leqm\leqM). Esta primera etapa se efectúa por
técnicas de separación y de identificación de fuentes descritas, por
ejemplo, en las referencias [2] y [3].
\bullet La asociación de los parámetros para
el m^{ésimo} emisor, por ejemplo asociando los vectores
a_{1p(1)m} hasta a_{Kp(K)m}
obtenidos en los pares (instantes, longitudes de onda) respectivos
(t_{1}\lambda_{p(1)})...(t_{K},\lambda_{p(K)}).
Los vectores directores a_{kpm} se consideran
en un espacio (tiempo, longitud de onda) o también un espacio
(tiempo, frecuencia, siendo la frecuencia inversamente proporcional
a la longitud de onda).
\bullet La localización del m^{ésimo} emisor
a partir de los vectores a_{1p(1)m} hasta
a_{Kp(K)m} asociados, LOC-LB.
En presencia de M fuentes o emisores y después
de la etapa de separación de fuentes donde se identifican y no se
asocian los vectores directores asociados a una fuente, el
procedimiento da para el par instante-longitud de
onda (t_{k},\lambda_{p}), las M_{k} signaturas a_{kpm}
para (1\leqm\leqM_{k}), signatura o vector asociado a una
fuente.
En el instante t_{k}, y a la longitud de onda
\lambda_{p'}, la etapa de separación de fuente da los M_{k'}
vectores b_{i} para (1\leqi\leqM_{k'}). El objetivo del
seguimiento de los emisores es especialmente determinar para el
m^{ésimo} emisor, el índice i(m) que minimiza el desvío
entre los vectores a_{kpm} y b_{i(m)}. En este caso, se
deducirá que a_{k'p'm} = b_{i(m)}.
Para efectuar la asociación de los parámetros
para el m^{ésimo} emisor, se define un criterio de distancia
entre dos vectores u y v bien:
H corresponde a la traspuesta de los vectores u
o v.
En estas condiciones el índice i(m)
buscado verifica:
En esta asociación se considera una función
bidimensional asociada al m^{ésimo} emisor definida por:
Al filo de la asociación, se obtiene por
interpolación de los
\hat{\beta}_{m}(t_{k},\lambda_{p}) para cada emisor
indiciado por una m, una función \beta_{m}(t,\lambda)
para 1\leqm\leqM. Esta función tiene especialmente como función
la eliminación de los pares (t_{k},\lambda_{p}) de manera que
\beta_{m}(t_{k},\lambda_{p}) y
\hat{\beta}_{m}(t_{k},\lambda_{p}) sean muy
diferentes: | \hat{\beta}_{m}(t_{k},\lambda_{p})
- \beta_{m}(t_{k},\lambda_{p})|>\eta.
Se eliminan de este modo los instantes aberrantes que se pueden
asociar a otros emisores.
Cómo la función
\hat{\beta}_{m}(t,\lambda) hace intervenir la distancia
d(u,v) entre los vectores u y v, se dice que u y v están
próximos cuando:
El valor del umbral \eta se elige por ejemplo
en función del siguiente modelo de error:
donde e es una variable
aleatoria.
Cuando se estiman los vectores directores en una
duración de T muestras, la ley de la variable e se puede acercar
mediante una ley de Gauss de desvío tipo \sigma=1/\sqrt{T}. En
estas condiciones, la distancia d(u,v) es proporcional a una
ley del chi-2 a (N-1) grados de
libertad (N: longitud de los vectores u y v).
La relación entre la variable aleatoria
d(u,v) y la ley del chi-2 vale \sigma/N.
Conociendo la ley de e entonces es posible determinar el umbral
\eta con una cierta probabilidad de falsa alarma.
En las etapas de la asociación del
procedimiento, se define una distancia d_{ij} en el espacio
tiempo-longitud de onda entre los pares
(t_{i},\lambda_{p(i)}) y
(t_{j},\lambda_{p(j)}):
Considerando que para cada par
(t_{k},\lambda_{p(k)}), se han identificado M_{k}
vectores a_{kp(k)j}(1<j<M_{k}), las
etapas de esta asociación para cada K pares
(t_{k},\lambda_{p(k)}) se dan a continuación.
Las etapas de asociación para K instantes
t_{k} y \lambda_{p} longitudes de onda son por ejemplo las
siguientes:
Etapa AS1
-
Inicialización del proceso a k = 0, m = 1 y M =
1. El número inicial de emisores se determina por ejemplo mediante
una prueba de detección del número de fuentes en el instante t0,
prueba conocida por el experto en la técnica. Para todos los
tripletes (t_{k},\lambda_{p(k)},j), inicialización de
un indicador flag_{kj} a flag_{kj} = 0; flag_{kj} = 0 indica
que el j^{ésimo} vector director obtenido a
(t_{k},\lambda_{p(k)}) no está asociado a ninguna
familia de vectores directores.
Etapa AS2
-
Búsqueda de un índice j y de un par
(t_{k},\lambda_{p(k)}) tal que flag_{kj} = 0, que
traduce el hecho de que no se realiza la asociación a una familia de
vector director.
Para este primer triplete
(t_{k},\lambda_{p(k)},j), se efectúa flag_{kj} = 1 y
se inicializa enlace_{k'i} a enlace_{k'i} = 0 para k'\neqk e
i'\neqj e ind_{m} = {k} y \Phi_{m} =
{a_{kp(k)j}}, donde \Phi_{m} es el conjunto de
los vectores asociados a la m^{ésima} familia o m^{ésimo}
emisor, ind_{m} el conjunto de los índices k de los pares
(t_{k},\lambda_{p(k)}) asociados al mismo emisor,
enlace_{ki} es un indicador que indica si se ha efectuado una
prueba de asociación del vector a_{kp(k)i} del
triplete (t_{k},\lambda_{p(k)},i) a la m^{ésima}
familia de vectores directores: enlace_{ki} = 0 indica que la
prueba de asociación no se ha efectuado.
Etapa AS4
-
Determinación del par
(t_{k}',\lambda_{p(k')}) que minimiza la distancia
d_{kk'} de la relación (8) con
(t_{k},\lambda_{p(k)}) tal que K\inind_{m} en el
espacio tiempo-frecuencia y donde existe al menos
un vector b_{i} = a_{k'p(k')i} tal que flag_{k'i} = 0 y
enlace_{k'i} = 0, por una parte el vector no se ha asociado nunca
a una familia y por otra parte no se ha efectuado prueba de
asociación a la m^{esima} familia. Se busca en un conjunto de
datos que resultan de la separación de las fuentes.
Etapa AS5
-
Utilizando la relación (4) definida
anteriormente, se determina el índice i(m) que minimiza el
desvío entre los vectores a_{kp(k)m} tal que
k\inind_{m} y los vectores b_{i} identificados a los pares
instante-longitud de onda
(t_{k'},\lambda_{p(k')}) para 1\leqi\leqM_{k'}) y
flag_{k'i} = 0 y enlace_{k'i} = 0.
Etapa AS6
-
Poner enlace_{k'i(m)} = 1: Se ha
efectuado la prueba de asociación a la m^{ésima} familia.
Etapa AS7
-
Si
d(a_{kp(k)m},b_{i(m)})\leq\eta
relación (6) y |t_{k}-t_{k'}| <
\Deltat_{max} y
|\lambda_{p(k)}-\lambda_{p(k')}|
< \Delta\lambda_{max} entonces hacer \Phi_{m} =
{\Phi_{m}b_{i(m)}},
ind_{m} = {ind_{m}k'}, flag_{k'i(m)} = 1: El vector se asocia a la m^{ésima} familia.
ind_{m} = {ind_{m}k'}, flag_{k'i(m)} = 1: El vector se asocia a la m^{ésima} familia.
Etapa AS8
-
Vuelta a la etapa AS4 si existe al menos un
doblete (t_{k'},\lambda_{p(k')}) y un índice i tal que
el indicador enlace_{k'i} = 0 y
flag_{k'i} = 0.
flag_{k'i} = 0.
Etapa AS9
-
Poniendo K(m) = cardinal(\Phim),
se ha obtenido la familia de vectores \Phi_{m} =
{a_{1p(1)m}...a_{K(m),p(K(m)),m}}
asociada a la fuente indiciada por m.
Para cada vector a_{kp(k)m} se
asocia la estimada
\hat{\beta}_{m}(t_{k},\lambda_{p}) de (5) y a
continuación se realiza una interpolación polinomial de los
\hat{\beta}_{m}(t_{k},\lambda_{p}) para obtener la
función bidimensional \beta_{m}(t,\lambda)
interpolada.
Etapa AS10
-
A partir de la familia de vectores \Phi_{m}
=
{a_{1p(1),m}...a_{K(M),p(K(M)),m}},
extraer los J instantes t_{i}\inind_{J}\subsetind_{m} tal
que los coeficientes |
\beta_{m}(t_{i},\lambda_{p(i)}) -
\hat{\beta}_{m}(t_{i},\lambda_{p(i)}) |
<\eta (valor umbral) tal que
\beta_{m}(t_{i},\lambda_{p(i)}) no es un
punto aberrante de la función
\beta_{m}(t,\lambda).
\beta_{m}(t,\lambda).
Se dice que se tiene un punto aberrante cuando
el desvío en módulo entre el punto
\hat{\beta}_{m}(t_{i},\lambda_{p(i)}) y una
interpolación de la función \beta_{m}(t,\lambda) no
sobrepasa un umbral \eta.
Después de esta selección, la nueva familia de
pares es \Phi_{m}={a_{k,p(k),m}/k\inind_{J}},
ind_{m}=ind_{J} y K(M)=J, M\leftarrowM+1 y
m\leftarrowM.
\global\parskip0.930000\baselineskip
Etapa AS11
-
Vuelta a la etapa AS3 si existe al menos un
triplete (t_{k},\lambda_{p(k),j}) tal que flag_{kj}
= 0.
Etapa AS12
-
M\leftarrowM-1.
Después de la etapa AS10, se está en posesión de
la familia de vectores \Phi_{m} =
{a_{1p(1),m}...a_{K(M),p(K(M)),m}}
que no comprenden puntos aberrantes. A cada vector se asocia una
función \beta_{m}(t,\lambda) que tiene especialmente
la función de eliminar los puntos aberrantes, que no pertenecen a
una zona de incertidumbre dada por \eta (Véase las ecuaciones
(5)(6)(7)).
Las etapas del procedimiento descritas
anteriormente tienen especialmente las ventajas de:
- determinar automáticamente el número de M
emisores,
- determinar para cada emisor:
- \circ
- la familia de vectores \Phi_{m} = {a_{1p(1),m}...a_{K(m),p(K(m)),m}},
- \circ
- el número K(m) de vectores directores,
- \circ
- un conjunto ind de índices que indican los pares (t_{k},\lambda_{p(k)}) asociados a los vectores del conjunto \Phi_{m},
- controlar el caso de la aparición y la
desaparición de un emisor,
- asociar los emisores en el espacio
tiempo-longitud de onda (t,\lambda).
El procedimiento de asociación anteriormente
descrito a título ilustrativo y en ningún caso limitativo se basa
en un criterio de distancia de los vectores directores. Sin salirse
del alcance de la invención, se le puede adjuntar otros criterios
tales como:
- el nivel de señal recibido en el canal
considerado (criterio de correlación sobre el nivel),
- el instante de inicio de emisión (frente) o de
detección de un marcador periódico (secuencia de referencia), que
permite la utilización de criterios de sincronización en el caso de
señales EVF con sincronismo temporal (escalones, TDMA, ráfagas,
etc.),
- características ligadas al análisis técnico de
la señal (forma de onda, parámetros de modulación...),
- etc.
La siguiente etapa es localizar los
emisores.
El procedimiento tiene especialmente por
objetivo determinar la posición del m^{ésimo} a partir de los
componentes de los vectores a_{1p(1)m} hasta
a_{Kp(K)m} medidos con diferentes longitudes de
ondas.
Estos vectores a_{kp(k)m} tienen
la particularidad de depender del instante t_{k}, de la longitud
de onda \lambda_{p(k)} y de la posición
(x_{m},y_{m},z_{m}) del emisor. Por ejemplo para una red
compuesta de N = 2 detectores espaciados de una distancia de d en
el eje del portador, el vector director, el vector director
verifica a_{kp(k)m}.
Según la figura 1, la incidencia
(\theta(t_{k},x_{m},y_{m},z_{m}),
\Delta(t_{k},x_{m},y_{m},z_{m})) se puede calcular
directamente a partir de la posición (x_{k},y_{k},z_{k}) del
portador en el instante t_{k} y la posición
(x_{m},y_{m},z_{m}) del emisor.
\global\parskip1.000000\baselineskip
El procedimiento va a construir por ejemplo un
vector b_{kp(k)m} a partir de los componentes del
vector a_{kp(k)m}. El vector
b_{kp(k)m} puede ser un vector de dimensión
(N-1)x1 eligiendo un detector de referencia
en n = i:
donde
a_{kp(k)m}(n) es la i^{esima} componente de
a_{kp(k)m}.
De este modo en el ejemplo de la ecuación (9) y
fijando i = 1 se obtiene:
Sabiendo que los vectores directores
a_{kp(k)m} se estiman con un cierto error
e_{kp(k)m} tal que a_{kp(k)m} =
a(t_{k},\lambda_{p(k)},x_{m},y_{m},z_{m})+
e_{kp(k)m}, ocurre lo mismo para el vector transformado b_{kp(k)m} de (10) al primer orden cuando ||e_{kp(k)m}||<<1.
e_{kp(k)m}, ocurre lo mismo para el vector transformado b_{kp(k)m} de (10) al primer orden cuando ||e_{kp(k)m}||<<1.
La familia de técnicas de localización
mencionadas en la técnica anterior que utiliza el desfase entre 2
detectores requiere conocer la fase del vector
b_{kp(k)m}. Sabiendo que el vector
a_{kp(k)m} es una función de la posición
(x_{m},y_{m},z_{m}) del emisor, ocurre lo mismo para el vector
b_{kp(k)m}.
En estas condiciones, el procedimiento de
localización consiste por ejemplo en maximizar el siguiente criterio
de correlación vectorial normalizada L_{K}(x,y,z) en el
espacio (x,y,z) de posición de un emisor.
\vskip1.000000\baselineskip
con
y
\vskip1.000000\baselineskip
El vector ruido w_{K} tiene como matriz de
covarianza R = E[w_{K}w_{K}^{H}].
Suponiendo que se pueda conocer esta matriz R,
se puede considerar el criterio con una técnica de blanqueo.
En estas condiciones se obtiene el siguiente
criterio L_{k'}(x,y,z):
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El vector v_{K}(x,y,z) depende de las K
longitudes de ondas \lambda_{p(1)} hasta
\lambda_{p(K)}. Por lo cual se dice que el procedimiento
realiza una localización de banda ancha.
Los criterios L_{K}(x,y,z) y
L_{K'}(x,y,z) tienen la ventaja de poder aplicar una
técnica de localización en presencia de una red de detectores
calibrados en el espacio (\theta,\Delta) a diversas longitudes
de onda \lambda.
Sabiendo que en el instante t_{k} se conoce la
relación analítica que liga la incidencia
(\theta(t_{k},x,y,z), \Delta(t_{k},x,y,z)),
del emisor en su posición (x,y,z) se puede entonces deducir a partir
de la incidencia (\theta(t_{k},x,y,z),
\Delta(t_{k},x,y,z)) el vector
a(t_{k},\lambda_{p(k)},x_{m},y_{m},z_{m})
= a(\theta(t_{k},x,y,z),
\Delta(t_{k},x,y,z), \lambda_{p(k)})
realizando una interpolación de la tabla de calibración en el
espacio a tres dimensiones (\theta,\Delta,\lambda).
En un contexto aerotransportado el conocimiento
de la altitud h del avión permite reducir el cálculo del criterio
en el espacio de búsqueda (x,y) poniendo z = h.
En el ejemplo de las ecuaciones (9) y (11), el
vector v_{k}(x,y,z) se escribe de la siguiente manera:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
En este procedimiento se puede considerar
inicializar el algoritmo a K = K_{0} y a continuación calcular de
manera recursiva el criterio L_{K}(x,y,z).
En estas condiciones L_{K}(x,y,z) se
calcula recursivamente de la siguiente manera:
donde
\alpha_{K+1}(x,y,z) =
\alpha_{K}(x,y,z)+b_{K+1p(K+1)m}^{H}b(t_{K+1},\lambda_{p(K+1)},x,y,z),
\gamma_{K+1}(x,y,z) =
\gamma_{K}(x,y,z)+b(t_{K+1},\lambda_{p(K+1)},x,y,z)^{H}b(t_{K+1},\lambda_{p(K+1)},x,y,z),
\beta_{K+1} =
\beta_{K}+b_{K+1p(K+1)m}^{H}b_{K+1p(K+1)m}.
Cuando los vectores
b(t_{K+1},\lambda_{p(K+1)},x,y,z) y
b_{kp(k)m} son normas constantes iguales a \rho la
relación de recurrencia de la ecuación (16) pasa a ser:
donde
\alpha_{K+1}(x,y,z) =
\alpha_{K}(x,y,z)+b_{K+1p(K+1)m}^{H}b(^{t}_{K+1,\lambda
p(K+1)},x,y,z).
El procedimiento se describe hasta aquí
suponiendo que los emisores tienen posiciones fijas. Se puede
entender fácilmente en el caso de dianas móviles de vector de
velocidad (v_{xm},v_{ym},v_{zm}) para las cuales se dispone
de un modelo de evolución como para el procedimiento descrito en la
solicitud de patente FR 03/13128.
El procedimiento según la invención se puede
aplicar a un gran número de medidas. En este caso, se disminuye el
valor de K para reducir la complejidad numérica de cálculo.
El procedimiento prevé por ejemplo efectuar
sobre las medidas elementales los siguientes tratamientos:
- decimación de los pares
(t_{k},\lambda_{p(k)}),
- filtrado (suavizado de las medidas que son los
vectores directores) y submuestreo,
- fusionadas en una duración definida
(extracción por asociación de vector director para producir una
medida de síntesis).
1 - RO. SCHMIDT - noviembre 1981 -
A signal subspace approach to multiple emitter location and spectral
estimation.
2 - J.F. CARDOSO A. SOULOUMIAC -
diciembre 1993 - Blind beamforming for
non-gaussian signals IEE Proceedings - F, vol. 140,
nº 6, pp. 362-370.
3 - P. COMON - abril 1994 -
Independent Component Analysis, a new concept Elsevier - Signal
Processing, vol. 36, nº 3, pp. 287-314.
Claims (7)
1. Procedimiento de localización de una o
diversas fuentes, estando dicha o dichas fuentes en movimiento
respecto de una red de detectores, comprendiendo el procedimiento
una etapa de separación de las fuentes para identificar los
vectores directores a la respuesta de los detectores a una fuente de
incidencia dada, caracterizado porque comprende al menos las
siguientes etapas:
\circ asociar los vectores directores
a_{1p(1)m}...a_{Kp(K)m} obtenidos
para el m^{ésimo} emisor y respectivamente para los instantes
t_{1}...t_{k} y para longitudes de onda
\lambda_{p(1)}...\lambda_{p(k)}; considerando
que para cada par (t_{k},\lambda_{p(k)}) se han
identificado M_{k} vectores a_{kp(k)}j
(1<j<M_{k}), la etapa de asociación para K pares
(t_{k},\lambda_{p(k)}) comprende al menos las
siguientes etapas:
AS1 inicializar el proceso a k = kinit, m =
minit y M = Minit; para todos los tripletes
(t_{k},\lambda_{p(k)},j) inicializar un indicador de
asociación a un emisor flag_{kj} a flag_{kj}(init),
AS2 buscar un índice j y un par
(t_{k},\lambda_{p(k)}) tal que el indicador
flag_{kj} = flag_{kj}(init),
AS3 para este primer triplete (t_{k},
\lambda_{p(k)},j) obtenido en la etapa AS2 hacer
flag_{kj} = flag_{kj}(init)+1 e inicializar un indicador
de prueba de asociación al emisor de este triplete enlace_{k'i} =
0 para k' \neq k y i' \neq j e ind_{m} = {k} y
\Phi_{m} = {a_{kp(k)j}},
\Phi_{m} = {a_{kp(k)j}},
AS4 determinar el par (t_{k'},
\lambda_{p(k')}) que minimiza la distancia d_{kk'} con
(t_{k},\lambda_{p(k)}) tal que k\inind_{m} en el
espacio tiempo-frecuencia y donde existe al menos un
vector b_{i} = a_{k'p(k')i} tal que flag_{k'i} =
flag_{kj(init)} y enlace_{k'i} =
enlace_{k'i(init)},
AS5 utilizando la relación
d(a_{kpm},b_{i(m)}) = 100
[d(a_{kpm},b_{i})], determinar el índice i(m) que
minimiza el 1desvío entre los vectores a_{kp(k)m}
tal que k\inind_{m} y los vectores b_{i} identificados con los
pares instante-longitud de onda
(t_{k'},\lambda_{p(k')}) para (1\leqi\leqM_{k'})
y flag_{k'i} = 0 y enlace_{k'i} = 0,
AS6 hacer enlace_{k'i(m)} = 1, se ha
realizado la prueba de asociación,
AS7 si
d(a_{kp(k)m},b_{i(m)}) \leq\eta
y |t_{k}-t_{k'}|<\Deltat_{max} y
|\lambda_{p(k)}-\lambda_{p(k')}|<\Delta\lambda_{max}
entonces: \Phi = {\Phi_{m}b_{i(m)}}, ind_{m} =
{ind_{m}k'},
flag_{k'i(m)} = flag_{k'i(m)init}+1,
flag_{k'i(m)} = flag_{k'i(m)init}+1,
AS8 si existe al menos un doblete
(t_{k'},\lambda_{p(k')}) y un índice i tal que
enlace_{k,i} = enlace_{k,i(init)} reiterar las etapas a
partir de la etapa AS4,
AS9 definir la familia de vectores \Phi_{m}
=
{a_{1p(1)m}...a_{K(m),p(K(m)),m}}
asociados a la fuente indiciada por m poniendo
K(m) = cardinal(\Phim),
K(m) = cardinal(\Phim),
AS10 a partir de la familia de vectores
\Phi_{m} =
{a_{1p(1)m}...a_{K(M),p(K(M)),m}},
extraer los J instantes t_{i}\inind_{J}\subsetind_{m} que
corresponden a puntos aberrantes situados fuera de una zona
definida,
AS11 volver a la etapa AS3 si existe al menos un
triplete (t_{k},\lambda_{p(k),j}) tal que flag_{kj} =
0;
\circ localizar el m^{ésimo} emisor a partir
de los componentes de los vectores
a_{1p(1)m}...a_{Kp(K)m} medidos con
diferentes longitudes de onda ejecutando las siguientes etapas:
maximizar un criterio de correlación vectorial normalizado
L_{k}(x,y,z) en el espacio (x,y,z) de posición de un emisor
con
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
con
\vskip1.000000\baselineskip
y
donde w_{k} es el vector ruido
para todas las posiciones (x,y,z) de un
emisor.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque flag_{kj}(init) = 0,
enlace_{k'i(init)} = 0, m = 0, M = 0.
3. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque el vector b_{K} comprende un vector
representativo del ruido cuyas componentes son funciones de las
componentes de los vectores a_{1m}...a_{Km}.
4. Procedimiento según la reivindicación 1
caracterizado porque comprende una etapa donde se determina
la matriz de covarianza R = E[w_{K}w_{K}^{H}] del
vector ruido y porque se maximiza el criterio
5. Procedimiento según la reivindicación 4
caracterizado porque la evaluación del criterio
L_{K}(x,y,z) y/o del criterio L_{K'}(x,y,z) es
recursiva.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque comprende una
etapa de comparación de los máximos con un valor de umbral.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 6 caracterizado porque los emisores que
hay que localizar son móviles y porque el vector considerado se
parametriza por la posición del emisor que hay que localizar y el
vector de velocidad.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR0403295A FR2868541B1 (fr) | 2004-03-30 | 2004-03-30 | Procede de localisation aveugle large bande d'un ou plusieurs emetteurs a partir d'un porteur defilant |
| FR0403295 | 2004-03-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2294633T3 true ES2294633T3 (es) | 2008-04-01 |
Family
ID=34878468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES05102109T Active ES2294633T3 (es) | 2004-03-30 | 2005-03-17 | Procedimiento de localizacion a ciegas de banda ancha de uno o varios emisores a partir de un portador no estacionario. |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7400297B2 (es) |
| EP (1) | EP1582888B1 (es) |
| AT (1) | ATE374376T1 (es) |
| DE (1) | DE602005002581T2 (es) |
| ES (1) | ES2294633T3 (es) |
| FR (1) | FR2868541B1 (es) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7782256B2 (en) | 1999-03-05 | 2010-08-24 | Era Systems Corporation | Enhanced passive coherent location techniques to track and identify UAVs, UCAVs, MAVs, and other objects |
| US8203486B1 (en) | 1999-03-05 | 2012-06-19 | Omnipol A.S. | Transmitter independent techniques to extend the performance of passive coherent location |
| US8446321B2 (en) | 1999-03-05 | 2013-05-21 | Omnipol A.S. | Deployable intelligence and tracking system for homeland security and search and rescue |
| US7570214B2 (en) | 1999-03-05 | 2009-08-04 | Era Systems, Inc. | Method and apparatus for ADS-B validation, active and passive multilateration, and elliptical surviellance |
| US7739167B2 (en) | 1999-03-05 | 2010-06-15 | Era Systems Corporation | Automated management of airport revenues |
| US7908077B2 (en) | 2003-06-10 | 2011-03-15 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Land use compatibility planning software |
| US7777675B2 (en) | 1999-03-05 | 2010-08-17 | Era Systems Corporation | Deployable passive broadband aircraft tracking |
| US7667647B2 (en) | 1999-03-05 | 2010-02-23 | Era Systems Corporation | Extension of aircraft tracking and positive identification from movement areas into non-movement areas |
| US7889133B2 (en) | 1999-03-05 | 2011-02-15 | Itt Manufacturing Enterprises, Inc. | Multilateration enhancements for noise and operations management |
| US7511667B2 (en) * | 2006-02-22 | 2009-03-31 | Novariant, Inc. | Precise local positioning systems using ground-based transmitters |
| US7965227B2 (en) | 2006-05-08 | 2011-06-21 | Era Systems, Inc. | Aircraft tracking using low cost tagging as a discriminator |
| US8878726B2 (en) | 2011-03-16 | 2014-11-04 | Exelis Inc. | System and method for three-dimensional geolocation of emitters based on energy measurements |
| US8878725B2 (en) | 2011-05-19 | 2014-11-04 | Exelis Inc. | System and method for geolocation of multiple unknown radio frequency signal sources |
| US8615190B2 (en) * | 2011-05-31 | 2013-12-24 | Exelis Inc. | System and method for allocating jamming energy based on three-dimensional geolocation of emitters |
| US8723730B2 (en) | 2011-07-27 | 2014-05-13 | Exelis Inc. | System and method for direction finding and geolocation of emitters based on line-of-bearing intersections |
| FR2984520B1 (fr) | 2011-12-20 | 2014-05-09 | Thales Sa | Procede et systeme pour localiser un ou plusieurs emetteurs en presence d'un reseau d'antennes a diversite de polarisation |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2730881A1 (fr) * | 1995-02-22 | 1996-08-23 | Philips Electronique Lab | Systeme pour estimer des signaux recus sous forme de signaux melanges |
| US6100845A (en) * | 1997-12-23 | 2000-08-08 | Litton Systems Inc. | Emitter location using RF carrier or PRF measurement ratios |
-
2004
- 2004-03-30 FR FR0403295A patent/FR2868541B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-03-17 ES ES05102109T patent/ES2294633T3/es active Active
- 2005-03-17 DE DE602005002581T patent/DE602005002581T2/de active Active
- 2005-03-17 EP EP05102109A patent/EP1582888B1/fr active Active
- 2005-03-17 AT AT05102109T patent/ATE374376T1/de not_active IP Right Cessation
- 2005-03-22 US US11/085,253 patent/US7400297B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050242995A1 (en) | 2005-11-03 |
| FR2868541A1 (fr) | 2005-10-07 |
| FR2868541B1 (fr) | 2006-05-26 |
| ATE374376T1 (de) | 2007-10-15 |
| US7400297B2 (en) | 2008-07-15 |
| EP1582888B1 (fr) | 2007-09-26 |
| DE602005002581D1 (de) | 2007-11-08 |
| DE602005002581T2 (de) | 2008-06-26 |
| EP1582888A1 (fr) | 2005-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2294633T3 (es) | Procedimiento de localizacion a ciegas de banda ancha de uno o varios emisores a partir de un portador no estacionario. | |
| ES2261927T3 (es) | Sistema y procedimiento para la generacion de espectros en un radar. | |
| ES2307592T3 (es) | Procedimiento de localizacion de fuentes radioelectricas por medio de un radiogoniometro de alta resolucion de dos vias. | |
| US10955542B2 (en) | Radar apparatus and direction-of-arrival estimation device | |
| ES2365701T3 (es) | Rechazo de ecos parásitos en un receptor radar pasivo de señales ofdm con red de antenas. | |
| US5613039A (en) | Apparatus and method for motion detection and tracking of objects in a region for collision avoidance utilizing a real-time adaptive probabilistic neural network | |
| EP1167995B1 (en) | Matrix monopulse ratio radar processor for two target azimuth and elevation angle determination | |
| Cao et al. | Direction of arrival estimation for monostatic multiple-input multiple-output radar with arbitrary array structures | |
| Singh et al. | Near field targets localization using bistatic MIMO system with spherical wavefront based model | |
| FR2865281A1 (fr) | Procede de localisation d'un ou de plusieurs emetteurs | |
| Brachvogel et al. | Full Wideband Calibration for an Array of Spatially Distributed Subarrays | |
| US10725143B2 (en) | 3D direction finding method and device therefore | |
| EP3136121A1 (en) | Localization device | |
| Fabrizio | High frequency over-the-horizon radar | |
| Sha’ameri et al. | Performance comparison of emitter locating system for low level airborne targets | |
| Wei et al. | An empirical exploration of a simple deghosting method for multistatic radars | |
| Rabaste et al. | Approximate multitarget matched filter for MIMO radar detection via orthogonal matching pursuit | |
| Bencheikh et al. | A subspace-based technique for joint DOA-DOD estimation in bistatic MIMO radar | |
| Tran et al. | Optimization of nonuniform linear antenna array topology | |
| Ravindra et al. | Feature-aided localization of ground vehicles using passive acoustic sensor arrays | |
| Johnson et al. | HF multipath passive single site radio location | |
| Erhel et al. | An operational HF system for single site localization | |
| Bialer et al. | A Multi-radar Joint Beamforming Method | |
| EP4369025A1 (en) | Mimo radar-signal processing device, reception-signal processing device thereof, and method for discriminating propagation mode of reception-signal vector of interest | |
| Doǧan et al. | Single sensor detection and classification of multiple sources by higher-order spectra |