NL8203558A - LARGE BASE LEVEL. - Google Patents

LARGE BASE LEVEL. Download PDF

Info

Publication number
NL8203558A
NL8203558A NL8203558A NL8203558A NL8203558A NL 8203558 A NL8203558 A NL 8203558A NL 8203558 A NL8203558 A NL 8203558A NL 8203558 A NL8203558 A NL 8203558A NL 8203558 A NL8203558 A NL 8203558A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
values
large base
value
calculator
electromagnetic wave
Prior art date
Application number
NL8203558A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Int Standard Electric Corp
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 Int Standard Electric Corp filed Critical Int Standard Electric Corp
Publication of NL8203558A publication Critical patent/NL8203558A/en

Links

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
    • 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
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-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
    • G01S3/14Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/46Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems

Description

-1- *4 *-1- * 4 *

Grote-basispeiler.Large base pillar.

De uitvinding heeft betrekking op een grote-basispeiler met meer-dere antennes, die een lineaire antennerij met de lengte L vormen, waarbij op de antennes volgend telkens een ontvanger en een meetinrich-ting, die teliminate de fase van de ontvangen elektromagnetische golf 5 ten opzichte van een referentiefase meten, aangesloten zijn, en waarbij de door de meetinrichtingen gemeten waarden in een verwerkingsinrich-ting verwerkt worden. Een dergelijke grote-basispeiler is uit het Duit-se Offenlegungsschrift 27.17.997 bekend.The invention relates to a large base pillar with several antennas, which form a linear antenna with the length L, the antennas following each a receiver and a measuring device, which teliminate the phase of the received electromagnetic wave 5. measure relative to a reference phase, be connected, and in which the values measured by the measuring devices are processed in a processing device. Such a large base gauge is known from the German Offenlegungsschrift 27.17.997.

Grote-basispeilers hebben het voordeel dat zij voor storingen, 10 veroorzaakt door uitbreiding via meerdere wegen van ontvangen signalen, betrekkelijk ongevoelig zijn. Voor het bepalen van de invalsrichting van de elektromagnetische golf moet tenminste bekend zijn welke fase de ontvangen elektromagnetische golf ter plaatse van elke antenne, betrok-ken op een voor alle antennes gemeenschappelijke referentiefase, heeft.Large base gauges have the advantage of being relatively insensitive to interference caused by multipath expansion of received signals. In order to determine the incident direction of the electromagnetic wave, it must at least be known which phase has the received electromagnetic wave at the location of each antenna, based on a reference phase common to all antennas.

15 Vaak worden naast de fasen ook nog de amplituden van de ontvangen elektromagnetische golf verwerkt. Het is verder mogelijk om, in plaats van de amplitude en de relatieve fase te meten, de I-("In-fasegedeelte") en Q-("Quadratuur-gedeelte") componenten van de ontvangen elektromagnetische golf te bepalen. Een ontvangen signaal wordt volledig door de I-20 en Q-componenten respectievelijk door fase- en amplitudewaarden be-paald. Onafhankelijk van het feit welke informatie (fase; fase en amplitude; I- en Q-componenten) verwerkt moet worden, is het noodzakelijk om op elke antenne volgend een ontvanger en een meetinrichting aan te sluiten.In addition to the phases, the amplitudes of the received electromagnetic wave are often also processed. It is further possible, instead of measuring the amplitude and the relative phase, to determine the I - ("In-phase portion") and Q - ("Quadrature portion") components of the received electromagnetic wave. A received signal is completely determined by the I-20 and Q components, respectively, by phase and amplitude values. Regardless of which information (phase; phase and amplitude; I and Q components) is to be processed, it is necessary to connect a receiver and a measuring device to each antenna.

25 Om via een azimutbereik van +90° eenduidige bepalingen van de in- valshoek te kunnen realiseren is het noodzakelijk dat de afstand tussen aangrenzende antennes kleiner is dan een halve bedrijfsgolflengte (X).25 In order to be able to realize unambiguous angles of attack via an azimuth range of + 90 °, it is necessary that the distance between adjacent antennas is less than half an operating wavelength (X).

Daarom zijn er bij een grote-basispeiler een groot aantal antennes, ontvangers en meetinrichtingen nodig. Bij deze kleine antenne-afstanden 30 veroorzaken de koppelingen tussen aangrenzende antennes verder nog storing.Therefore, a large base gauge requires a large number of antennas, receivers and measuring devices. At these small antenna distances, the links between adjacent antennas further cause interference.

Wanneer men bij de bekende grote-basispeilers de antenne-afstand vergroot, dan moet vervolgens een kostbare eenduidigingswerkwijze uit-gevoerd worden.If the antenna distance is increased with the known large base gauges, then an expensive unambiguous method has to be carried out.

35 Daarenboven wordt de waarschijnlijkheid groter dat de bepaalde in- valsrichtingen als gevolg van meerdere-weguitbreidingen volledig fou-tief aangeduid worden.In addition, the likelihood that the particular directions of attack will be completely erroneous as a result of multiple road extensions increases.

De uitvinding beoogt daarom een grote-basispeiler aan te geven, 3203558 ί % Λ -2- waarbij ook dan zonder eenduidigingswerkwijze in een groot hoekgebied een eenduidige peiling mogelijk is, wanneer de afstand tussen aangren-zende antennes groter is dan een halve bedrijfsgolflengte.It is therefore an object of the invention to indicate a large base pillar, 3203558% ί -2- in which an unambiguous bearing is possible even without an unambiguous method in a large angular range, when the distance between adjacent antennas is greater than half an operating wavelength.

Dit wordt bij een grote-basispeiler van de in de aanhef genoemde 5 soort volgens de uitvinding aldus bereikt dat de antennerij m antennes bevat, die binnen de antennerij zo onregelmatig mogelijk zijn aange-bracht, dat m beduidend kleiner is dan n, waarbij n = 2L/A + 1 (λ5 is de bedrijfsgolflengte van de ontvangen elektromagnetische golf) is, dat de verwerkingsinrichting tenminste een rekenaar bevat, die een snelle 10 Fouriertransformatie van n complexe ingangswaarden uitvoert, die samen-gesteld zijn uit de m in de meetinrichtingen gemeten waarden en (n-m) constante waarden, waarvan de vectoriele som gelijk is aan nul, en die parallel of in serie aan hem worden toegevoerd, dat bij de snelle Fouriertransformatie n uitgangswaarden opgewekt worden waaraan telkens een 15 bepaalde ruimterichting toegevoegd is, dat in de verwerkingsinrichting verder bepaald wordt welke van de n uitgangswaarden van de rekenaar qua waarde het grootst is, en dat de aan deze uitgangswaarde toegevoegde ruimterichting de invalsrichting van de elektromagnetische golf is.With a large base pillar of the type according to the invention mentioned in the preamble, this is achieved in such a way that the antenna array contains m antennas, which are arranged as irregularly as possible within the antenna array, so that m is significantly smaller than n, where n = 2L / A + 1 (λ5 is the operating wavelength of the received electromagnetic wave) is that the processing device contains at least one calculator, which performs a fast Fourier transform of n complex input values composed of the m values measured in the measuring devices and (nm) constant values, the vectorial sum of which is equal to zero, and which are supplied to him in parallel or in series, that in the fast Fourier transform n output values are generated to which a specific space direction is added each time, which further is processed in the processing device it is determined which of the n output values of the calculator is the greatest in terms of value, and that the spatial orientation added to this output value is is the incident direction of the electromagnetic wave.

Voordelige verdere uitvoeringen kunnen aan de onderconclusies ont-20 leend worden.Advantageous further embodiments can be derived from the subclaims.

Met de nieuwe grote-basispeiler is het mogelijk zonder aanvullende eenduidigingswerkwijze om in een gebied van +90° de invalshoek van een ontvangen signaal op eenduidige wijze te bepalen ofschoon de afstand tussen aangrenzende antennes groter is dan een halve bedrijfslengte van 25 het ontvangen signaal. Wanneer er twee van deze grote-basispeilers zijn voorzien, dan zijn eenduidige hoekmetingen in het totale azimutbereik (360°) mogelijk (omzetting van conische in planaire cobrdinaten). De kosten ten aanzien van de antennes en de op hen aangesloten ontvangers — en meetinrichtingen zijn betrekkelijk gering. ' ^ 30 De koppelingen tussen aangrenzende antennes zijn minimaal. De uit- val van een ontvangtak bestaande uit antenne, ontvanger en meetinrich-ting, is niet kritisch.With the new large base gauge, it is possible without unambiguous method to unambiguously determine the angle of incidence of a received signal in a range of + 90 °, although the distance between adjacent antennas is greater than half an operating length of the received signal. If two of these large base gauges are provided, unambiguous angle measurements in the total azimuth range (360 °) are possible (conversion of conical to planar coordinates). The costs with regard to the antennas and the receiver and measuring devices connected to them are relatively small. The connections between adjacent antennas are minimal. The failure of a receiving branch consisting of antenna, receiver and measuring device is not critical.

De uitvinding zal aan de hand van een voorbeeld nader worden toe-gelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin: 35 figuur 1 een blokschema geeft van de nieuwe grote-basispeiler; figuur 2 een antennerij voor de grote-basispeiler volgens figuur 1 toont; en de figuren 3 en 4 omhullingskrommen van de Fouriercoefficienten tonen, die bij de nieuwe grote-basispeiler berekend worden.The invention will be explained in more detail with reference to an example with reference to the drawings, in which: figure 1 shows a block diagram of the new large base pillar; Figure 2 shows an antenna for the large base pillar of Figure 1; and Figures 3 and 4 show envelope curves of the Fourier coefficients calculated at the new large base pillar.

40 De nieuwe grote-basispeiler heeft een antennerij, waarvan de leng- 8203558 * * 3 te L is en welke m antennes 11 heeft. Op elke antenne volgend is een ontvanger 12 en een meetinrichting 15 aangesloten. Aan de ontvangers worden vanaf een mengoscillator 13 mengsignalen toegezonden voor het in de nul-middenfrequentie omzetten van de frequentie van de ontvangen 5 signalen.40 The new large base pillar has an antenna row, the length of which is 8203558 * * 3 too L and which m has 11 antennae. Following each antenna, a receiver 12 and a measuring device 15 are connected. Mixing signals are sent to the receivers from a mixing oscillator 13 for converting the frequency of the received signals into the zero-intermediate frequency.

Het is Voor de verdere verwerking of benutting tenminste noodzake-lijk dat de fase van de ontvangen elektromagnetische golf ten opzichte van een referentiefase bekend is. Bij voorkeur bepaalt men echter be-halve de fasen ook de amplituden van de door de antennes ontvangen 10 elektromagnetische golf. Op andere wijze is het echter ook mogelijk om de I- en Q-componenten van de uitgangssignalen van de ontvangers te be-palen. De vectoroptelling van de ortogonale I- en Q-componenten levert de vector op die het ontvangeruitgangssignaal volgens fase en amplitude beschrijft.It is at least necessary for further processing or utilization that the phase of the received electromagnetic wave relative to a reference phase is known. Preferably, in addition to the phases, the amplitudes of the electromagnetic wave received by the antennas are also determined. In other ways, however, it is also possible to determine the I and Q components of the output signals of the receivers. The vector addition of the orthogonal I and Q components yields the vector describing the receiver output signal according to phase and amplitude.

15 Voor de verdere beschrijving is er vanuit gegaan dat fasen en am plituden gemeten worden. De metingen worden in de meetinrichtingen 15 gedaan, waaraan voor de fasemeting vanaf een signaalbron 14 een signaal toegevoerd wordt, waarvan de fase voor alle fasemetingen de referentiefase vormt. De gemeten fase- en amplitudewaarden worden in de analoog/-20 digitaal omzetters 16 gedigitaliseerd en aan een verwerkingsinrichting 19 toegevoerd.For the further description it has been assumed that phases and amplitudes are measured. The measurements are made in the measuring devices 15, to which a signal is supplied for the phase measurement from a signal source 14, the phase of which forms the reference phase for all phase measurements. The measured phase and amplitude values are digitized in the analog / -20 digital converters 16 and supplied to a processor 19.

In de verwerkingsinrichting wordt de invalsrichting van de elektromagnetische golf bepaald en aan een (niet aangegeven) weergeefin-richting toegevoerd.In the processing device, the incident direction of the electromagnetic wave is determined and fed to a display device (not shown).

25 De verwerkingsinrichting 19 bevat een eerste rekenaar 17 voor het uitvoeren van een snelle Fouriertransformatie (FFT = Fast Fourier-Transformation) en aan een tweede rekenaar 18, die bepaalt welke van de uitgangswaarden van de eerste rekenaar qua waarde het grootst is. Bij voorkeur wordt een speciale FFT-rekenaar toegepast wanneer een zeer 30 snelle verwerking moet gebeuren. Wanneer deze snelle verwerking niet nodig is, kunnen vervolgens deze beide rekenaars 17, 18 door een enkel-voudige rekenaar vervangen worden. Deze rekenaar voert dan de snelle Fouriertransformatie uit en bepaalt de grootste uitgangswaarde.The processing device 19 comprises a first calculator 17 for performing a fast Fourier Transform (FFT = Fast Fourier Transformation) and a second calculator 18, which determines which of the output values of the first calculator is the largest in value. Preferably, a special FFT calculator is used when very fast processing is to be done. When this fast processing is not necessary, these two calculators 17, 18 can then be replaced by a single calculator. This calculator then performs the fast Fourier transform and determines the largest output value.

Zoals in figuur 1 aangegeven is, wordt er bij het uitvoeringsvoor-35 beeld vanuit gegaan dat voor de uitvoering van de snelle Fouriertrans-formatie een speciale rekenaar (17) aangebracht is. Het is aan de vak-man bekend dat de gegevens serie of parallelgewijs in de rekenaar inge-voerd kunnen worden. Ten behoeve van een sneller begrip is hier een rekenaar voorzien, waaraan de gegevens parallel ingevoerd worden.As shown in Figure 1, it is assumed in the exemplary embodiment that a special calculator (17) is provided for the implementation of the fast Fourier transformation. It is known to the person skilled in the art that the data can be entered serially or in parallel in the calculator. For the purpose of faster understanding, a calculator is provided here, to which the data is entered in parallel.

40 Als rekenaar voor het uitvoeren van de snelle Fouriertransformatie 8203558 ί1 t 4 is de rekenaar geschikt welke beschreven is in de firmabrochure "SPS-1000 Super-Fast FFT Pipeline Processor" van de firma Signal Processing Systems, Inc., 223 Crescent St., Waltham, MA 02154, USA.40 The calculator which is described in the company brochure "SPS-1000 Super-Fast FFT Pipeline Processor" from Signal Processing Systems, Inc., 223 Crescent St., is suitable as a calculator for carrying out the fast Fourier transform 8203558 ί1 t 4. Waltham, MA 02154, USA.

Aan de FFT rekenaar 17 worden n ingangswaarden toegevoerd en de 5 rekenaar wekt n uitgangswaarden op.N input values are applied to the FFT calculator 17 and the 5 calculator generates n output values.

Voor een beter begrip van het verwerkingsprincipe wordt eerst aan-genomen (hetgeen echter bij de nieuwe grote-basispeiler niet het geval is) dat de antennerij met de lengte L, n gelijkmatig verdeeld aange-brachte antennes heeft, waarbij n zodanig gekozen is dat n^2L/x+l (λ 10 is de bedrijfsgolflengte van de ontvangen elektromagnetische golf). De afstand d tuusen aangrenzende antennes is dan gelijk aan d£ λ/2. Bij een dergelijke grote-basispeiler zijn in een hoekbereik van +90° een-duidige hoekmetingen mogelijk.For a better understanding of the processing principle it is first assumed (which is not the case with the new large base pillar) that the antenna line with the length L, n has antennas evenly distributed, n being chosen such that n ^ 2L / x + l (λ 10 is the operating wavelength of the received electromagnetic wave). The distance d between adjacent antennas is then equal to d £ λ / 2. With such a large base gauge, clear angle measurements are possible in an angle range of + 90 °.

De n complexe ingangswaarden Uyj van de rekenaar 17 bevatten in 15 complexe weergave de in de meetinrichtingen gemeten fasen en amplitu-den. Zo worden bij de snelle Fouriertransformatie nu n uitgangswaarden berekend.The n complex input values Uyj of the calculator 17 contain in complex representation the phases and amplitudes measured in the measuring devices. For example, n fast values are now calculated in the fast Fourier transform.

Deze zijn: 20 n-1 F° - Jo** F, =. V uv exp (- ψ. , .These are: 20 n-1 F ° - Jo ** F, =. V uv exp (- ψ.,.

25 05 F = Vo exp (- iiSL ) * v=0 V n • ' ‘ ~- 30 · ^ 1 F = Σ U exp (- l?7™ (n-1)) n“1 v=0 υ n 35 Dit stelsel van vergelijkingen kan met behulp van de volgende be- trekking samengevat worden:25 05 F = Vo exp (- iiSL) * v = 0 V n • '' ~ - 30 · ^ 1 F = Σ U exp (- l? 7 ™ (n-1)) n “1 v = 0 υ n 35 This system of equations can be summarized using the following relationship:

Fk = Vu exp (- AiHJS,, 40 8203558 f % ' 5 waarbij k en Ό waarden van 0 tot n-1 kunnen aannemen.Fk = Vu exp (- AiHJS ,, 40 8203558 f% '5 where k and Ό can take values from 0 to n-1.

De boven gegeven uitdrukking is identiek aan de discrete Fourier-transformatie (DFT) van de complexe ingangswaarden . De DFT kan met behulp van FFT-algoritmen op bijzonder effectieve wijze uitgevoerd wor-5 den.The expression given above is identical to the discrete Fourier transform (DFT) of the complex input values. The DFT can be performed in a particularly effective manner using FFT algorithms.

De n uitgangswaarden F^ van de FFT-rekenaar 17 komen overeen met de n signalen, die men met een antennestelsel, waarvan de richtdiagram-men n verschillende (gelijkmatig verdeelde) richtingen hebben, verkrij-gen zal, dat wil zeggen dat aan elke FouriercoSfficient F^ in gedach-10 te een stralingsbundel in een bepaalde ruimterichting toegevoegd kan worden. Er wordt dus een virtueel stralingsdiagram gevormd, dat uit n elkaar overlappende stralingsbundels bestaat. De snelle Fouriertrans-formatie is equivalent aan een Butler-stralingsvormingsmatrix; zie bij-voorbeeld het "Radar Handbook" van N.I. Skolnik, Me Graw Hill, New York 15 1970, biz. 35-15 en de daar aangegeven publikaties.The n output values F ^ of the FFT calculator 17 correspond to the n signals, which will be obtained with an antenna system, the direction diagrams of which have n different (uniformly distributed) directions, that is to say that each Fourier coSfficient In mind, a radiation beam can be added in a specific space direction. Thus, a virtual radiation diagram is formed, which consists of n overlapping radiation beams. The fast Fourier transform is equivalent to a Butler radiation shaping matrix; see, for example, the "Radar Handbook" of N.I. Skolnik, Me Graw Hill, New York 15 1970, biz. 35-15 and the publications indicated there.

Daar aan elke van de n uitgangswaarden een bepaalde ruimterichting toegevoegd is, behoeft men voor de bepaling van de invalsrichting slechts nog in aanmerking te nemen welke van de n uitgangswaarden qua waarde het grootste is. De eenduidige invalsrichting ι/’ is dan: 20 = arc sin voor k^n/2 resp. ' arc sin voor* k > n/2Since a specific spatial direction has been added to each of the n output values, it is only necessary to take into account which of the n output values is the largest in value for determining the incident direction. The unambiguous direction of attack ι / ’is then: 20 = arc sin for k ^ n / 2 resp. arc sin for * k> n / 2

Hierbij zijn: 30 Ι/' de invalsrichting van de ontvangen elektromagnetische golf; λ de bedrijfsgolflengte van de ontvangen elektromagnetische golf; d de afstand tussen aangrenzende antennes; n het aantal van de virtuele stralingsbundels; k het nummer van de qua waarde grootste uitgangswaarde.Here are: 30 Ι / 'the incident direction of the received electromagnetic wave; λ the operating wavelength of the received electromagnetic wave; d the distance between adjacent antennas; n the number of the virtual radiation beams; k the number of the largest output value in terms of value.

35 Voor de realisering van een dergelijke grote-basispeiler met n an tennes waren n ontvangers en n meetinrichtingen nodig, hetgeen zeer kostbaar is. Daarenboven treden er als gevolg van de kleine afstand van d* λ/2 tussen aangrenzende antennes storende antennekoppelingen op.35 The realization of such a large base gauge with n antennas required n receivers and n measuring devices, which is very expensive. In addition, due to the small distance of d * λ / 2 between adjacent antennas, disturbing antenna connections occur.

Hierna volgend wordt opnieuw ingegaan op de nieuwe grote-basispei-40 ler in de te realiseren vorm.Subsequently, the new large-scale base-40 plumber is discussed again in the form to be realized.

8203558 6 • -·8203558 6 • - ·

Er is verrassenderwij s gebleken dat men ook dan een bereik van +90° elkaar overlappende virtuele antennebundels verkrijgt, waarmede eenduidige peilingen mogelijk zijn, wanneer men in plaats van n anten-nes slechts nog m antennes aanbrengt, waarbij m beduidend kleiner is 5 dan n, op voorwaarde dat men de wegvallende (n-m) ingangswaarden van de FFT rekenaar, die uit meetwaarden afgeleid werden, vervangt door (n-m) waarden nul (of door (n-m) waarden waarvan de vectoriele som gelijk is aan nul). De FFT rekenaar verkrijgt dus verder n ingangswaarden die sa-mengesteld zijn uit m waarden, die uit meetwaarden afgeleid worden, en 10 (n-m) waarden, die gelijk aan nul zijn.Surprisingly, it has been found that even then a range of + 90 ° overlapping virtual antenna bundles is obtained, whereby unambiguous soundings are possible if only m antennas are fitted instead of n antennas, where m is significantly smaller than n provided that the FFT calculator's dropped (nm) input values derived from measurements are replaced by zero (nm) values (or (nm) values whose vector sum is equal to zero). Thus, the FFT calculator further obtains n input values composed of m values, which are derived from measured values, and 10 (n-m) values, which are equal to zero.

De "verdunning" van de antennerij belnvloedt natuurlijk de Fou-riercoSffici'dnten aan de uitgang van de FFT rekenaar. Beschouwt men op-nieuw het virtuele veelbundeldiagram, dan bewerkstelligt de "verdunning" van de antennerij een toename van de nevenpieken van de afzonder-15 lijke virtuSle stralingsbundels. De hoofdbundels worden daarentegen slechts weinig veranderd.Of course, the "dilution" of the antenna affects the Fourier coefficients at the output of the FFT calculator. Considering again the virtual many-beam diagram, the "dilution" of the antenna array causes an increase in the side peaks of the individual virtual beams of radiation. The main bundles, on the other hand, are only slightly changed.

Bij de "verdunning" van de antennerij moet men erop letten dat er bij de nevenpieken geen afzonderlijke opgedrukte maxima gaan ontstaan. Men streeft ernaar antenneverdelingen te krijgen, waarbij de nevenpie-20 ken zo gelijkmatig mogelijk over het totale azinutbereik verdeeld zijn. Men heeft gevonden dat hiervoor de verdeling van de antennes binnen de antennerij zo onregelmatig mogelijk moet zijn.With the "dilution" of the antennae, care must be taken to ensure that no separate imprints are created at the side peaks. The aim is to obtain antenna distributions, with the side peaks distributed as evenly as possible over the entire azinut range. It has been found that for this the distribution of the antennas within the antennae should be as irregular as possible.

Een dergelijke verdeling is in figuur 2 aangegeven. Wanneer men ervan uitgaat dat om nauwkeurige peilingsresultaten te verkrijgen, een 25 antennerij met een lengte van L 57X voorzien is, dan zullen er zon-der verdunning en met d=0,45 X nu n=128 ontvangtakken, bestaande uit antenne, ontvanger en meetinrichting, nodig zijn.Such a distribution is shown in Figure 2. If it is assumed that in order to obtain accurate polling results, an antenna line with a length of L 57X is provided, then without dilution and with d = 0.45 X, n = 128 receiving branches will now exist, consisting of antenna, receiver and measuring device.

De antenneri}*wordt tiu zodanig verdund dat de betreffende afstanden (in bedrijfsgolfle‘ngte5) 4,95; 4,05; 3,6; 3,15; 4,5; 4,05; 5,4; 4,95; eo- 30 3,15; 3,6; 5,85; 5,4 en 4,5 zijn. Met een dergelijke antennerij is bij de nieuwe grote-basispeiler, ofschoon de kleinste afstand groter is dan 3,1 Λ, een eenduidige bepaling van de invalsrichtingen mogelijk. In plaats van n=128 ontvangkanalen zijn er slechts nog m=l4 nodig en is de koppeling tussen aangrenzende antennes is gering.The antenna is diluted such that the distances involved (in operating wavelength5) are 4.95; 4.05; 3.6; 3.15; 4.5; 4.05; 5.4; 4.95; eo 3.15; 3.6; 5.85; 5.4 and 4.5. With such antennas, the new large-base pillar, although the smallest distance is greater than 3.1 Λ, allows an unambiguous determination of the directions of incidence. Instead of n = 128 receiving channels, only m = 14 is needed and the coupling between adjacent antennas is limited.

35 Aan het in figuur 3 aangegeven diagram kunnen de voor een bepaalde peilingsrichting berekende Fouriercoefficienten ontleend worden. Ten behoeve van een beter overzicht van het diagram zijn niet de meetwaarden op zich aangegeven, maar is de omhullingskromme van de meetwaarden aangegeven. Uit de kromme blijkt dat op de uitgang 10 de qua waarde 40 grootste uitgangswaarde aanwezig is, dat wil zeggen het te peilen sig- 8203558 7 % naal valt vanuit die richting in die bij deze FouriercoefficiSnt be-hoort. De invalsrichting wordt volgens de reeds aangegeven vergelijking voor de berekening van de invalsrichting l/* berekend (met d = L/n-1).The Fourier coefficients calculated for a given bearing direction can be derived from the diagram shown in Figure 3. For the sake of a better overview of the diagram, the measured values are not indicated per se, but the envelope curve of the measured values is indicated. It can be seen from the curve that at output 10 there is the greatest output value in terms of value 40, that is to say the signal to be sounded falls 7% from that direction in the manner associated with this Fourier coefficient. The incident direction is calculated according to the equation already indicated for the calculation of the incident direction l / * (with d = L / n-1).

Met behulp van de hierna volgend beschreven verdere uitvoering 5 wordt een verbetering van de meetnauwkeurigheid en een vermindering van de gevoeligheid tegen storingen door meerdere-weguitbreidingen verkre-gen.With the aid of the further embodiment 5 described hereinafter, an improvement of the measuring accuracy and a reduction of the sensitivity against disturbances due to multiple-way extensions is obtained.

Uit de eerste inganswaarden, die men uit de meetwaarden verkregen heeft, worden verdere m ingangswaarden afgeleid. Deze verdere ingangs-10 waarden verschillen van de eerste ingangswaarden met een bepaald fase-verschil.Further m input values are derived from the first input values obtained from the measured values. These further input values differ from the first input values with a certain phase difference.

De (n-m) waarden die gelijk aan nul zijn, blijven onveranderd. Met deze nieuwe waarden wordt een verdere snelle Fouriertransformatie uit-gevoerd, dat wil zeggen dat men n verdere FouriercoSfficiSnten ver-15 krijgt en daarmede ook n verdere virtuele stralingsbundels. Wanneer deze verdere virtuele stralingsbundels telkens tussen de eerste virtuele stralingsbundels moeten liggen, dan moet de faseverschuiving van de af-zonderlijke ingangswaarden gelijk zijn aan T. V/n ( Ό is de positie van het betreffende antenne-element in het gedachte raster van n moge-20 lijke posities; V is gelijk aan 0,1...n-1).The (n-m) values that are equal to zero remain unchanged. With these new values a further fast Fourier transformation is carried out, ie one obtains n further Fourier coefficients and with that also n further virtual radiation beams. If these further virtual radiation beams must always lie between the first virtual radiation beams, the phase shift of the individual input values must be equal to T. V / n (Ό is the position of the relevant antenna element in the thought grid of n -20 equal positions; V equals 0.1 ... n-1).

Men verkrijgt in dit geval in plaats van n=128 FouriercoSfficiSn-ten nu 2n=256 FouriercogfficiHnten, dat wil zeggen ook 256 virtuele stralingsbundels. De bepaling van de invalsrichting gebeurt opnieuw door bepaling van de qua waarde grootste Fouriercoeff ici'dnt. De omhul-25 lende van de berekende FouriercoSfficienten is in figuur 4 aangegeven.In this case, instead of n = 128 Fourier coefficients, 2n = 256 Fourier coefficients, i.e. also 256 virtual radiation beams, are now obtained. The direction of incidence is determined again by determining the largest Fourier coeff value in terms of value. The envelope of the calculated Fourier coefficients is shown in figure 4.

Een verhoging van de meetnauwkeurigheid is ook met de hierna beschreven verdere uitvoering, volgens welke een interpolatie optreedt, mogelijk.An increase in the measuring accuracy is also possible with the further embodiment described below, according to which an interpolation occurs.

Met behulp van de waarden van de Fouriercoefficienten Fj^j 30 en Fjj-_^, waarbij F^ de qua waarde grootste FouriercoSfficient is, wordt een correctiewaarde Δ =C In (A/B) (met c = constante; A, B = amplitudewaarden van de Fouriercoefficienten F^-j.^, F^-i) bepaald. De nauwkeurige invalsrichting xT is dan: 35 ^ = arc sin HslAlA voor (k+Δ) > n/2 resp. nd if' = arc sin voor (k+Δ) < n/2 40 3203558 4 ^ 8 (Voor de betreffende antennerij is dan c = 0,431).Using the values of the Fourier coefficients Fj ^ j 30 and Fjj -_ ^, where F ^ is the largest Fourier coSefficient in value, a correction value Δ = C In (A / B) (with c = constant; A, B = amplitude values of the Fourier coefficients F ^ -j. ^, F ^ -i). The precise direction of attack xT is then: 35 ^ = arc sin HslAlA for (k + Δ)> n / 2 resp. nd if '= arc sin for (k + Δ) <n / 2 40 3203558 4 ^ 8 (For the antenna in question, c = 0.431).

Bij de huidige beschrijving is er vanuit gegaan dat een enkele li-neaire antennerij is aangebracht. Hiermede kan slechts een eenduidig hoekbereik van maximaal +90° bewaakt worden. Als gevolg van de symme-5 trie van de rij verkrijgt men daarenboven de hoekinformatie in een co-nisch cobrdinatenstelsel. Hierbij kunnen verschillende invalsrichtingen niet onderscheiden worden, wanneer deze op een, ten opzichte van de antennerij rotatiesymmetrische kegelmantel liggen.The current description assumes that a single linear antenna array has been installed. This means that only an unambiguous angle range of up to + 90 ° can be monitored. In addition, due to the symmetry of the row, the angle information is obtained in a conical coordinate system. Different directions of incidence cannot be distinguished here, when they lie on a conical mantle which is rotationally symmetrical relative to the antenna array.

Eenduidige meetresultaten over het totale azimutbereik van 360° 10 worden verkregen, wanneer men een tweede antennerij voorziet, die lood-recht op de eerste antennerij aangebracht is. Met behulp van de beide antennerijen kunnen invalshoeken en ϊΛ in conische cobrdinaten gemeten worden. Uit deze waarden kan de planaire azimut invalsrichting y5 berekend worden volgens en, wanneer gewenst, de elevatie-invalsrichting volgens 20 Θ = arc cos \f (sin sin ϊ^2 ) 9* * 8203558Unambiguous measurement results over the total azimuth range of 360 ° 10 are obtained when a second antenna is provided, which is arranged perpendicular to the first antenna. With the aid of both antennae angles of incidence and in conical coordinates can be measured. From these values, the planar azimuth incident direction y5 can be calculated according to and, if desired, the elevation incident direction according to 20 Θ = arc cos \ f (sin sin ϊ ^ 2) 9 * * 8203558

Claims (6)

1. Grote-basispeiler met meerdere antennes, die een lineaire an-tennerij met de lengte L vormen, waarbij op de antennes volgend telkens een ontvanger en een meetinrichting, die tenminste de fase van de ont- 5 vangen elektromagnetische golf ten opzichte van een referentiefase me-ten, aangesloten zijn, en waarbij de door de meetinrichtingen gemeten waarden in een verwerkingsinrichting verwerkt worden, met het kenmerk, dat de antennerij m antennes (11) bevat die binnen de antennerij (fi-guur 2) zo onregelmatig mogelijk aangebracht zijn, dat m beduidend 10 kleiner is dan n, waarbij n - 2LA +1 ( λ is de bedrijfsgolflengte van de ontvangen elektromagnetische golf), dat de verwerkingsinrichting (19) tenminste een rekenaar (17) bevat die een snelle Fouriertransfor-matie (FFT) van n complexe ingangswaarden uitvoert die samengesteld zijn uit de m in de meetinrichtingen (15) gemeten waarden en (n-m) con-15 stante waarden, waarvan de vectoriele som gelijk is aan nul, en die parallel of in serie aan hem toegevoerd worden, dat bij de snelle Fou-riertransformatie n uitgangswaarden opgewekt worden waaraan telkens een bepaalde ruimterichting toegevoegd is, dat in de verwerkingsinrichting (18, 19) verder bepaald wordt welke van de n uitgangswaarden van de re-20 kenaar (17) qua waarde het grootste is, en dat de aan deze uitgangs-waarde toegevoegde ruimterichting de invalsrichting van de elektromagnetische golf is.1. Large base gauge with a plurality of antennas, which form a linear antenna of length L, the antennas each following a receiver and a measuring device, which have at least the phase of the electromagnetic wave received with respect to a reference phase are connected, and the values measured by the measuring devices are processed in a processing device, characterized in that the antenna array contains antennas (11) which are arranged as irregularly as possible within the antenna array (Figure 2), that m is significantly less than n, where n - 2LA + 1 (λ is the operating wavelength of the received electromagnetic wave), that the processing device (19) contains at least one calculator (17) that provides a fast Fourier transform (FFT) of n outputs complex input values composed of the m values measured in the measuring devices (15) and (nm) constant values, the vectorial sum of which is equal to zero, and which is parallel or in series aa n are supplied to him that in the fast Fouier transform n output values are generated to which a specific spatial direction is added each time, which further determination is made in the processing device (18, 19) which of the n output values of the calculator (17) in terms of value is the greatest, and that the spatial direction added to this output value is the incident direction of the electromagnetic wave. 2. Grote-basispeiler volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de (n-m) constante signalen gelijk zijn aan nul.A large base gauge according to claim 1, characterized in that the (n-m) constant signals are equal to zero. 3. Grote-basispeiler volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat uit de aan de rekenaar (17) toegevoerde, eerste m complexe ingangswaarden m verdere complexe waarden afgeleid worden, die verschillen van de eerste m waarden met een constante faseverschuiving, dat met deze verdere m complexe waarden een verdere snelle Fouriertransformatie uit-30 gevoerd wordt, waarbij opnieuw n uitgangswaarden opgewekt worden waaraan telkens een bepaalde ruimterichting toegevoegd is, dat in de verwerkingsinrichting bepaald wordt welke van de 2n uitgangswaarden, die bij de snelle Fouriertransformatie opgewekt werden, het grootste is, en dat de aan deze uitgangswaarde toegevoegde ruimterichting de invals-35 richting van de elektromagnetische golf is.Large base gauge according to claim 1 or 2, characterized in that further complex values are derived from the first m complex input values m supplied to the calculator (17), which differ from the first m values with a constant phase shift, which with these further m complex values a further fast Fourier transformation is carried out, wherein n output values are again generated to which a specific spatial direction is added each time, which in the processing device is determined which of the 2n output values which were generated in the fast Fourier transformation, is the greatest, and that the spatial direction added to this output value is the incident direction of the electromagnetic wave. 4. Grote-basispeiler volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat ter verhoging van de meetnauwkeurigheid van de invalsrichting uit de uitgangswaarden, die grenzen aan de qua waarde grootste uitgangswaarde, een correctiewaarde bepaald wordt, die bij de berekening van de 40 invalsrichting in aanmerking genomen wordt. 8203558Large base gauge according to claim 1, 2 or 3, characterized in that, in order to increase the measuring accuracy of the incident direction from the output values, which are adjacent to the largest value in terms of value, a correction value is determined, which is calculated in the calculation of the 40 approach direction is taken into account. 8203558 5. Grote-basispeiler volgens een der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat de aan de, de snelle Fouriertransformatie uitvoerende re-kenaar (17) toegevoerde, complexe ingangswaarden behalve de gemeten fa-sewaarden ook de overeenkomstlge amplitudewaarden bevatten.A large base gauge according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the complex input values supplied to the fast Fourier transform executing calculator (17) contain, in addition to the measured value values, the corresponding amplitude values. 6. Grote-basispeiler volgens een der conclusies 1 tot 4, met het kenmerk, dat aan de , de snelle Fouriertransformatie uitvoerende reke-naar (17) de in de meetinrichtingen bepaalde I-componenten ("in-fasege-deelte") en Q-componenten ("quadratuur-gedeelte") toegevoerd worden, en dat de Fouriertransformatie met deze complexe waarde uitgevoerd wordt. 0 ********** 8203558The large base gauge according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the I-components ("in-phase portion") and Q determined in the measuring devices are determined by the calculator performing the fast Fourier transform (17). components ("quadrature portion") are supplied, and that the Fourier transform is performed with this complex value. 0 ********** 8203558
NL8203558A 1981-09-15 1982-09-14 LARGE BASE LEVEL. NL8203558A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3136625 1981-09-15
DE19813136625 DE3136625C1 (en) 1981-09-15 1981-09-15 Wide-aperture direction finder

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL8203558A true NL8203558A (en) 1983-04-05

Family

ID=6141732

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8203558A NL8203558A (en) 1981-09-15 1982-09-14 LARGE BASE LEVEL.

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE3136625C1 (en)
NL (1) NL8203558A (en)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3523537C2 (en) * 1985-07-02 1993-10-14 Deutsche Aerospace Method and receiving arrangement for suppressing inband interference
DE3822797C2 (en) * 1988-07-06 1996-09-05 Daimler Benz Aerospace Ag Signal processing method for transit time difference measurement in a hyper-exposure system
US5583517A (en) * 1992-08-20 1996-12-10 Nexus 1994 Limited Multi-path resistant frequency-hopped spread spectrum mobile location system
US5592180A (en) * 1992-08-20 1997-01-07 Nexus1994 Limited Direction finding and mobile location system for trunked mobile radio systems
DE4338511C2 (en) * 1993-11-11 1996-05-02 Ant Nachrichtentech Arrangement for locating objects
JP3160581B2 (en) * 1998-09-30 2001-04-25 宇宙開発事業団 Radio source information display device
DE102004017715A1 (en) * 2004-04-10 2005-11-03 Ewation Gmbh Bearing method with FFT broadband sensor
DE102007023099B4 (en) * 2007-05-16 2012-06-21 Eads Deutschland Gmbh Method for calculating improved steering vectors

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3887923A (en) * 1973-06-26 1975-06-03 Us Navy Radio-frequency holography

Also Published As

Publication number Publication date
DE3136625C1 (en) 1983-03-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6255991B1 (en) Low cost angle of arrival measurement system
TWI727287B (en) Method and system for determining an unambiguous angle of arrival using interferometry
GB2140238A (en) Direction finding
US5745078A (en) Method and apparatus for radio location
EP0241992B1 (en) Radio Direction-finding
US20040160364A1 (en) Digital instantaneous direction finding system
US4136342A (en) Resolving angular ambiguity
NL8203558A (en) LARGE BASE LEVEL.
JP6245797B2 (en) Radar equipment
WO1999066341A1 (en) Method and system for obtaining direction of an electromagnetic wave
US5430453A (en) Cylindrical phased array antenna system to produce wide-open coverage of a wide angular sector with high directive gain and moderate capability to resolve multiple signals
Kederer et al. Direction of arrival (DOA) determination based on monopulse concepts
US5228006A (en) High resolution beam former apparatus
AU690041B2 (en) Interferometry with multipath nulling
RU2598648C1 (en) Method for radio direction-finding and radio direction finder therefor
US4604626A (en) Acquisition system employing circular array
Boiko et al. Design Concepts for Mobile Computing Direction Finding Systems
RU2267795C1 (en) Method of measurement of complex excitement amplitude of channels of phased array
RU2158001C1 (en) Method for radio direction-finding
RU2321014C2 (en) Mode of direction finding and multi channel direction finder
RU2185636C1 (en) Procedure of unambiguous direction finding of source of radio signal and gear for its realization
GB2142202A (en) Wide-base direction finder
US11592514B2 (en) Amplitude goniometer and associated platform
RU2311656C1 (en) Phase method for direction finding
RU2309421C2 (en) Phase radio detection finder

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BV The patent application has lapsed