RU2380720C2 - Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency - Google Patents
Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380720C2 RU2380720C2 RU2008106388/09A RU2008106388A RU2380720C2 RU 2380720 C2 RU2380720 C2 RU 2380720C2 RU 2008106388/09 A RU2008106388/09 A RU 2008106388/09A RU 2008106388 A RU2008106388 A RU 2008106388A RU 2380720 C2 RU2380720 C2 RU 2380720C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bearings
- azimuthal
- elevation
- antenna system
- parts
- Prior art date
Links
Landscapes
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации, и может быть использовано в системах определения направления на источники радиоизлучения, работающие на одной частоте.The invention relates to radio engineering, in particular to direction finding, and can be used in systems for determining the direction of radio sources operating at the same frequency.
Уровень техникиState of the art
Пеленгация источников радиоизлучения (ИРИ) имеет место в процессе мониторинга радиоэлектронной обстановки. При этом необходимо определять не только азимутальные, но и угломестные пеленги ИРИ, что серьезно увеличивает вычислительную сложность соответствующих методов.Direction finding of radio emission sources (IRI) takes place in the process of monitoring the electronic environment. In this case, it is necessary to determine not only azimuthal, but also elevation bearings of the IRI, which seriously increases the computational complexity of the corresponding methods.
Известен способ [1], согласно которому азимутальные и угломестные пеленги определяют посредством поиска максимумов квадрата модуля углового спектра, полученного при помощи двухмерного преобразования Фурье от свертки комплексных сигналов, полученных с m-го элемента антенной системы (АС), где m=1; 2; …; M, M - количество элементов АС, и комплексного сигнала с опорного элемента АС.The known method [1], according to which the azimuthal and elevation bearings are determined by searching for the maxima of the square of the absolute value of the angular spectrum obtained using the two-dimensional Fourier transform of the convolution of complex signals obtained from the m-th element of the antenna system (AS), where m = 1; 2; ...; M, M - the number of speakers, and a complex signal from the reference speaker.
Недостатком этого способа является высокая вычислительная сложность, обусловленная необходимостью вычисления двухмерного преобразования Фурье, и необходимость наличия в АС достаточно большого количества элементов для получения приемлемых результатов.The disadvantage of this method is the high computational complexity due to the need to calculate the two-dimensional Fourier transform, and the need for a sufficiently large number of elements in the AU to obtain acceptable results.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Достигаемый технический результат - существенное повышение быстродействия (скорости) определения азимутальных и угломестных пеленгов при приеме радиосигналов нескольких ИРИ, работающих на одной частоте, с использованием нелинейных (в том числе кольцевых) АС, состоящих из слабонаправленных элементов (вибраторов). Повышение скорости определения пеленгов достигается за счет существенного снижения вычислительной сложности определения азимутальных и угломестных пеленгов ИРИ, а также уменьшения необходимого количества элементов АС.The technical result achieved is a significant increase in the speed (speed) of determining azimuth and elevation bearings when receiving radio signals of several IRI operating at the same frequency using non-linear (including ring) speakers consisting of weakly directed elements (vibrators). An increase in the speed of bearing detection is achieved by significantly reducing the computational complexity of determining the azimuthal and elevation bearings of the IRI, as well as reducing the required number of AS elements.
Способ определения азимутальных и угломестных пеленгов источников радиоизлучения с повышенным быстродействием характеризуется разделением нелинейной АС на две логические части таким образом, чтобы линии отсчета азимутальных пеленгов каждой из частей не были параллельны друг другу, выбором опорного элемента в каждой из выделенных частей АС, восстановлением вектора комплексных амплитуд сигналов, полученных с выхода каждого элемента АС, с последующим его разделением, соответствующим логическому разделению АС, вычислением азимутального и угломестного пеленгов для каждого ИРИ в системах координат, связанных с первой и со второй логическими частями АС, для определения азимутальных θk и угломестных βk пеленгов ИРИ использованием процедуры поиска максимумов квадрата модуля одномерного углового спектра в совокупности с формулами:The method for determining the azimuthal and elevation bearings of high-speed radio emission sources is characterized by dividing the nonlinear AS into two logical parts so that the reference lines of the azimuthal bearings of each part are not parallel to each other, selecting a reference element in each of the selected parts of the AS, restoring the vector of complex amplitudes signals received from the output of each element of the AU, with its subsequent separation corresponding to the logical separation of the AU, the calculation is azimuthally first and second bearings for each IRI in coordinate systems associated with the first and second logical parts of the AS, to determine the azimuthal θ k and elevation β k bearings of the IRI using the search procedure for the maxima of the squared module of the one-dimensional angular spectrum in conjunction with the formulas:
где P1=cosθkcosβk; P2=cos(θk-γ)cosβk, и величины P1 и P2 соответственно уже получены по первой и по второй логическим частям АС; γ - угол между соответствующими линиями отсчета пеленгов, связанными соответственно с первой и второй логической частями АС; k - номер ИРИ, k = 1; 2; …; K, где K - общее количество обнаруженных ИРИ.where P 1 = cosθ k cosβ k ; P 2 = cos (θ k -γ) cos β k , and the values of P 1 and P 2, respectively, have already been obtained from the first and second logical parts of the AS; γ is the angle between the corresponding bearing lines of reference, respectively associated with the first and second logical parts of the AS; k is the number of IRI, k = 1; 2; ...; K, where K is the total number of detected IRI.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Способ осуществляют в следующим образом.The method is as follows.
1. Нелинейную АС логически разделяют на две части таким образом, чтобы линии отсчета азимутальных пеленгов каждой из частей не были параллельны друг другу (системы координат, связанные с каждой из частей, были развернуты друг относительно друга). В каждой из частей выбирают опорный элемент (элемент, относительно которого производится измерение набегов фаз на остальных элементах части АС). Одни и те же элементы АС могут входить в обе выделенные части одновременно.1. A nonlinear AS is logically divided into two parts so that the reference lines of the azimuthal bearings of each of the parts are not parallel to each other (coordinate systems associated with each of the parts are deployed relative to each other). In each of the parts, a support element is selected (an element with respect to which phase incursions are measured on the remaining elements of the AC part). The same elements of the speaker can enter both selected parts at the same time.
2. Восстанавливают вектор комплексных амплитуд сигналов y=[y1 y2 …yM]T, полученных с выхода каждого элемента АС. Вектор у восстанавливают единожды для всей АС (производится одно физическое измерение). Затем происходит его разделение на две логические части, соответствующие частям АС, выделенным в пункте 1.2. Restore the vector of complex amplitudes of the signals y = [y 1 y 2 ... y M ] T obtained from the output of each element of the AC. The vector у is restored once for the entire AS (one physical measurement is made). Then it is divided into two logical parts, corresponding to the parts of the AU, identified in paragraph 1.
3. Любым способом, например, при помощи поиска максимумов квадрата модуля одномерного углового спектра вычисляют произведение косинусов азимутального и угломестного пеленгов для каждого ИРИ в системах координат, связанных с первой и со второй логическими частями АС (в аналитическое выражение комплексной амплитуды сигнала на m-м элементе АС азимутальные и угломестные пеленги входят в качестве произведения их косинусов), причем вычисления производят на основе набегов фаз на элементах АС относительно соответствующих опорных вибраторов (выбранных в пункте 1).3. In any way, for example, by searching for the maxima of the squared module of the one-dimensional angular spectrum, the product of the cosines of the azimuthal and elevation bearings for each IRI in the coordinate systems associated with the first and second logical parts of the AS is calculated (in the analytical expression of the complex signal amplitude at m azimuthal and elevation bearings are included in the AS element as the product of their cosines), and the calculations are based on phase incursions on the AS elements relative to the corresponding reference vibrators (in selected in paragraph 1).
4. Азимутальные пеленги θk всех ИРИ, измеренные в системах координат, связанных с различными логическими частями АС, отличаются на величину угла γ между соответствующими линиями отсчета пеленгов. Обозначим величину произведения косинусов азимутальных θk и угломестных βk пеленгов k-го ИРИ, k=1; 2; …; K, где K - количество ИРИ, полученного в системе координат, связанной с первой логической частью АС, P1. Величину аналогичного произведения, полученного в системе координат, связанной со второй логической частью АС, обозначим P2. Тогда имеем:4. The azimuthal bearings θ k of all IRI measured in coordinate systems associated with various logical parts of the AS differ by the angle γ between the corresponding reference lines of the bearings. Let us denote the product of the cosines of azimuthal θ k and elevation β k bearings of the k-th IRI, k = 1; 2; ...; K, where K is the number of IRI obtained in the coordinate system associated with the first logical part of the AS, P 1 . The value of a similar product obtained in the coordinate system associated with the second logical part of the AS, we denote P 2 . Then we have:
Выполнив необходимые тригонометрические преобразования, получают следующие формулы для вычисления азимутального θk и угломестного βk пеленгов k-го ИРИ:Having completed the necessary trigonometric transformations, we obtain the following formulas for calculating the azimuthal θ k and elevation β k bearings of the k-th IRI:
Следует отметить, что операции, имеющие место в формулах (2) и (3), не представляют большой вычислительной сложности и соответственно требуют малых временных затрат, а именно временные затраты на осуществление вычислений по формулам (2) и (3) в совокупности с процедурой поиска максимумов квадрата модуля одномерного углового спектра требуют серьезно меньших затрат времени, чем процедура поиска максимумов квадрата модуля одномерного углового спектра, так как размерность сетки пеленгов, по которой осуществляется поиск, в двухмерном случае больше размерности сетки в одномерном случае в H раз, где H - количество элементов сетки по угломестным пеленгам. Если сетка по угломестному пеленгу задана с шагом хотя бы в 1°, то размерность сетки в двухмерном случае увеличивается в 90 раз по отношению к размерности сетки в одномерном случае (считаем, что угломестный пеленг может принимать значения в интервале [0°; 90°]).It should be noted that the operations taking place in formulas (2) and (3) are not of great computational complexity and therefore require little time, namely, time costs for performing calculations according to formulas (2) and (3) in conjunction with the procedure the search for the maxima of the squared module of the one-dimensional angular spectrum require significantly less time than the procedure for the search of the maxima of the square of the module of the one-dimensional angular spectrum, since the dimension of the bearing grid used to search is in the two-dimensional case Chez mesh dimension in the one-times in H where H - the number of grid elements in the elevation Pelengs. If the grid on the elevation bearing is specified with a step of at least 1 °, then the dimension of the mesh in the two-dimensional case increases 90 times with respect to the dimension of the mesh in the one-dimensional case (we believe that the elevation bearing can take values in the range [0 °; 90 °] )
Предлагаемый способ может применяться в совокупности с любым способом пеленгации для уменьшения вычислительных (а соответственно и временных) затрат на вычисление азимутальных и угломестных пеленгов ИРИ, так как вычисление произведения косинусов азимутального и угломестного пеленгов гораздо менее сложная операция, чем вычисление упомянутых пеленгов по отдельности. Полученные пеленги можно визуально отобразить на картографическом фоне.The proposed method can be used in conjunction with any direction finding method to reduce the computational (and, accordingly, time) expenses for calculating the azimuthal and elevation bearings of the IRI, since the calculation of the product of the cosines of the azimuthal and elevation bearings is much less complicated than the calculation of the mentioned bearings separately. The received bearings can be visually displayed on a cartographic background.
Приведем модельный пример. Рассмотрим пеленгацию двух ИРИ, работающих на частоте 20 МГц. Азимутальные пеленги θ=[30° 50°]T, угломестные пеленги β=[45° 35°]T и амплитуды u=[10 мВ 1 мВ]T. Помеху вводить не будем. Пеленгацию будем осуществлять в диапазоне азимутальных пеленгов [0°; 180°] и угломестных пеленгов [0°; 90°] посредством линейной двухплоскостной АС, состоящей из 16 вибраторов. Угол между плоскостями γ=45°.We give a model example. Consider the direction finding of two IRI operating at a frequency of 20 MHz. Azimuth bearings θ = [30 ° 50 °] T , elevation bearings β = [45 ° 35 °] T and amplitudes u = [10 mV 1 mV] T. We will not introduce interference. Direction finding will be carried out in the range of azimuth bearings [0 °; 180 °] and elevation bearings [0 °; 90 °] by means of a linear two-plane speaker system consisting of 16 vibrators. The angle between the planes is γ = 45 °.
Найдем величины произведений cosθ1cosβ1 и cosθ2 cosβ2 на основе данных, полученных с первой плоскости АС:We find the values of the products cosθ 1 cosβ 1 and cosθ 2 cosβ 2 based on the data obtained from the first plane of the AS:
cosθ1cosβ1=0,6124,cosθ 1 cosβ 1 = 0.6124,
cosθ2cosβ2=0,5265.cosθ 2 cosβ 2 = 0.5265.
Далее аналогично найдем величины тех же произведений на основе данных, полученных со второй плоскости АС. При этом учтем, что вторая плоскость АС развернута относительно первой на угол γ.Next, we similarly find the values of the same works based on data obtained from the second plane of the AS. Moreover, we take into account that the second AC plane is rotated relative to the first by an angle γ.
По формулам (2) и (3) получаем для каждого ИРИ искомые значения величин θ (30° и 50°) и β (45° и 35°).Using formulas (2) and (3), for each IRI we obtain the desired values of θ (30 ° and 50 °) and β (45 ° and 35 °).
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2190236, МПК G01S 5/04, 2005 г.1. RF patent No. 2190236, IPC G01S 5/04, 2005
Claims (1)
A method for determining azimuthal and elevation bearings of radio emission sources, comprising dividing a non-linear antenna system into two logical parts so that the reference lines of the azimuthal bearings of each of the parts are not parallel to each other; selection of a support element in each of the selected parts of the antenna system; restoration of the vector of complex amplitudes of the signals received from the output of each element of the antenna system, with its subsequent separation corresponding to the logical separation of the antenna system; the use of bearings for determining the azimuthal θ k and elevation β k bearings for each source of radio emission in coordinate systems associated with the first and second logical parts of the antenna system, characterized in that using the procedure for finding the maxima of the squared module of the one-dimensional angular spectrum, the product of the cosines of the azimuthal and elevation cosines is determined bearings for each source of radio emission using measured phase incursions on the elements of the antenna system relative to the selected reference element and taking into account the fact that the analytical expression of the complex signal amplitude at the corresponding element of the antenna system includes azimuthal and elevation bearings as the product of their cosines, denote the product of the cosines of azimuthal θ k and elevation β k bearings as P 1 = cosθ k cosβ k - in the coordinate system associated with the first logical part of the antenna system, and P 2 = cos (θ k -γ) cosβ k - in the coordinate system associated with the second logical part of the antenna system, where k = 1, 2, ..., K, k is the number of sources radio emission, K - amount of source of radio emission obtained in coordinate systems associated with the first and second parts of the antenna system, γ is the angle between the corresponding reference lines of bearings associated with the first and second logical parts of the antenna system, and the azimuth and elevation bearings for the k-th radio source in according to the formulas
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106388/09A RU2380720C2 (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008106388/09A RU2380720C2 (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008106388A RU2008106388A (en) | 2009-08-27 |
RU2380720C2 true RU2380720C2 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=41149322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008106388/09A RU2380720C2 (en) | 2008-02-21 | 2008-02-21 | Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2380720C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467344C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels |
RU2467345C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method for high-speed determination of elevation bearing and amplitude of signal from radio source |
RU2539649C2 (en) * | 2013-02-28 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method for high-speed determination of azimuth and elevation bearings of radio-frequency source and initial phase of signal thereof |
-
2008
- 2008-02-21 RU RU2008106388/09A patent/RU2380720C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2467344C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method of determining bearings and amplitude of signal from radio source using direction finder with non-synchronised channels |
RU2467345C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" | Method for high-speed determination of elevation bearing and amplitude of signal from radio source |
RU2539649C2 (en) * | 2013-02-28 | 2015-01-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Method for high-speed determination of azimuth and elevation bearings of radio-frequency source and initial phase of signal thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008106388A (en) | 2009-08-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chen et al. | Automatic power line extraction from high resolution remote sensing imagery based on an improved radon transform | |
CN104200813B (en) | Dynamic blind signal separation method based on real-time prediction and tracking on sound source direction | |
CN102707283B (en) | Imaging method for fixed station bistatic synthetic aperture radar | |
US10302758B2 (en) | Method and device for detecting discontinuous body with ground penetrating radar | |
CN105785439B (en) | The Forecasting Methodology and device of small scale heterogeneous geologic body spatial distribution position | |
CN106507958B (en) | The method of the real-time coherent accumulation of external illuminators-based radar signal | |
CN103454624A (en) | Immediate data field moving target detection method based on dimensionality reduction sparse reconstructed space-time spectrum | |
WO2018196245A1 (en) | Close-range microwave imaging method and system | |
CN103456015A (en) | SAR target detection method based on optimal fractional domain Gabor spectrum features | |
CN107290722A (en) | The localization method and device of microquake sources | |
Kim et al. | Objectively mapping HF radar‐derived surface current data using measured and idealized data covariance matrices | |
CN110837079B (en) | Target detection method and device based on radar | |
RU2380720C2 (en) | Method for detection of azimuthal and elevation bearings of radiation sources with improved efficiency | |
CN103792513A (en) | Thunder positioning system and method | |
CN104931923A (en) | Grid iterative estimation of signal parameters via rotational invariance techniques (ESPRIT), namely, extensible rapid estimation algorithm capable of being used for uniform circular array 2-dimensional direction of arrival (2D DOA) | |
Sun et al. | Improving the resolution of underwater acoustic image measurement by deconvolution | |
CN106353743B (en) | It is matched with the nearly optimal radar target detection method of equivalent shapes parameter | |
CN104481526A (en) | Double-cross dipole well-logging method | |
Li et al. | Accuracy enhancement of high-rate GNSS positions using a complete ensemble empirical mode decomposition-based multiscale multiway PCA | |
CN110726981B (en) | Radar signal phase difference detection method for fixed target | |
Zhang et al. | FM-based multi-frequency passive radar system | |
Li et al. | Adaptive denoising approach for high-rate GNSS seismic waveform preservation: Application to the 2010 EI Mayor-Cucapah earthquake and 2012 Brawley seismic swarm | |
CN109782216A (en) | A kind of simple and easy method of two-dimensional space spectrum peak search | |
Wang et al. | Monitoring seismicity in the southern Sichuan Basin using a machine learning workflow | |
CN106896404B (en) | Thin reservoir identification method and device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150222 |