RU2496118C2 - Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source - Google Patents
Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source Download PDFInfo
- Publication number
- RU2496118C2 RU2496118C2 RU2011152336/07A RU2011152336A RU2496118C2 RU 2496118 C2 RU2496118 C2 RU 2496118C2 RU 2011152336/07 A RU2011152336/07 A RU 2011152336/07A RU 2011152336 A RU2011152336 A RU 2011152336A RU 2496118 C2 RU2496118 C2 RU 2496118C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radio signals
- working area
- source
- finding
- location
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиоконтроля для идентификации и определения местоположения источников несанкционированных радиоизлучений в пределах контролируемого объекта (зоны пространства).The invention relates to radio engineering and can be used in radio monitoring systems for identifying and determining the location of sources of unauthorized radio emissions within a controlled object (space zone).
Известен способ обнаружения источников электромагнитных излучений в пределах контролируемой зоны, включающий прием радиосигналов за пределами контролируемой зоны и в пределах или непосредственной близости от нее, измерение и сравнение уровней принятых сигналов, выделение излучений, уровни которых в пределах или в непосредственной близости от контролируемой зоны равны или превышают измеренные уровни за пределами этой зоны. [1. Патент РФ №2099870, кл. Н04В 1/46, G01S 11/00, опубл. 1997 г.].A known method of detecting sources of electromagnetic radiation within the controlled zone, including receiving radio signals outside the controlled zone and within or in the immediate vicinity of it, measuring and comparing the levels of received signals, emitting radiation whose levels within or in the immediate vicinity of the controlled zone are equal to or exceed measured levels outside this zone. [one. RF patent No. 2099870, cl.
Недостатком данного способа является отсутствие возможности определения местоположения излучателя в контролируемой зоне.The disadvantage of this method is the inability to determine the location of the emitter in a controlled area.
Из известных наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является (прототип) способ выявления источников электромагнитных излучений объекта мобильным пеленгатором, включающий предварительное определение, путем равномерного квантования в декартовой системе координат, рабочей зоны, как области энергетической доступности радиоизлучений, в ней области объекта, прием радиосигналов и пеленгование с помощью пеленгаторных антенн, образующих антенную решетку, и многоканального приемного устройства мобильного пеленгатора в пунктах приема, расположенных с разных сторон объекта, определение для каждого пункта приема угловых границ области объекта, сравнение результатов пеленгования с этими границами, при попадании в которые идентифицируют излучение, как принадлежащее объекту, в этом случае, в рабочей зоне прокладывают линии пеленгов, а местонахождение источника излучения оценивают по пересечениям линий пеленгов. [2. Ашихмин А.В, Жуков А.А., Козьмин В.А. и др. Выявление источников электромагнитных волн в объектах с помощью мобильного комплекса радиопеленгования и контроля. «Специальная техника», спец. выпуск, январь 2003, с.61-73].Of the known closest to the proposed technical essence and the achieved effect is (prototype) a method for identifying sources of electromagnetic radiation of an object with a mobile direction finder, including preliminary determination, by uniform quantization in the Cartesian coordinate system, of the working area, as the area of energy availability of radio emissions, in it the area of the object , receiving radio signals and direction finding using direction finding antennas forming an antenna array, and a multi-channel receiving device mobi direction finder at reception points located on different sides of the object, determining for each receiving point the angular boundaries of the object’s area, comparing the direction finding results with these boundaries, if they get into which the radiation is identified as belonging to the object, in this case, lines of bearings are laid , and the location of the radiation source is estimated from the intersections of the lines of bearings. [2. Ashikhmin A.V., Zhukov A.A., Kozmin V.A. etc. Detection of sources of electromagnetic waves in objects using a mobile complex of radio direction finding and control. "Special equipment", special. issue, January 2003, p. 61-73].
Недостатки данного способа состоят в следующем. При больших погрешностях пеленгования способ обеспечивает низкую достоверность идентификации и точность определения местоположения. В этом случае линии пеленгов выходят за область объекта, что сопровождается пропуском излучения. Инструментальная точность снижается и вследствие равномерного квантование рабочей зоны. При высоких и неизвестных в различных пунктах приема уровнях помех и погрешностях пеленгования, характерных для условий индустриального города, операция установки идентификационных границ объекта вовсе становится неопределенной. Искусственное увеличение области объекта сверх его истинных размеров приводит к возрастанию уровня ложных тревог, возникает неопределенность оценки местоположения излучателя.The disadvantages of this method are as follows. With large direction-finding errors, the method provides low identification accuracy and location accuracy. In this case, the bearing lines extend beyond the area of the object, which is accompanied by a transmission of radiation. Instrumental accuracy is also reduced due to uniform quantization of the working area. At high levels of interference and direction-finding errors that are characteristic of the conditions of an industrial city that are high and unknown at various points of reception, the operation of setting the identification boundaries of an object becomes completely uncertain. An artificial increase in the area of an object in excess of its true size leads to an increase in the level of false alarms; uncertainty arises in estimating the location of the emitter.
Технической задачей изобретения является повышение достоверности идентификации, увеличение точности определения местоположения излучателя, обеспечение идентификации при высоких и неизвестных уровнях помех.An object of the invention is to increase the reliability of identification, increase the accuracy of determining the location of the emitter, providing identification at high and unknown levels of interference.
Поставленная техническая задача решается за счет того, что в известном способе идентификации радиосигналов контролируемого объекта и определения местоположения источника, включающем, предварительное определение рабочей зоны, в ней области объекта, прием радиосигналов в пунктах приема с помощью пеленгаторных антенн и многоканального приемного устройства, согласно изобретению, для каждого пункта приема оценивают распределение уровня помех в рабочей зоне, для чего измеряют энергию принятых радиосигналов, преобразуют их в пространственный спектр, который вычитают из измеренной энергии, затем определяют среднее геометрическое распределений уровня помех, его минимумы в области объекта и вне объекта, значения минимумов сравнивают, по результатам чего идентифицируют радиосигналы и определяют местоположение источника, как положение минимума в области объекта, при этом преобразование в пространственный спектр выполняют путем компенсации расчетных, с учетом расстояний от пеленгаторных антенн до источников, набегов фаз принятых радиосигналов, последующего суммирования преобразованных радиосигналов, квадратичного детектирования суммарного радиосигнала и деления на число пеленгаторных антенн, причем рабочую зону определяют в виде круга с центром в геометрическом центре объекта и квантуют, исходя из заданной точности определения местоположения источника контролируемого объекта, по закону спирали Архимеда, при этом комплексные координаты квантов, как мест возможного излучения, определяют по формуле
Указанные преимущества, а также особенности настоящего изобретения поясняются вариантом его выполнения со ссылками на прилагаемые фигуры.These advantages, as well as features of the present invention are illustrated by a variant of its implementation with reference to the accompanying figures.
Фиг.1 - структурная схема системы радиоконтроля для реализации заявленного способа;Figure 1 is a structural diagram of a radio monitoring system for implementing the inventive method;
Фиг.2 - структурная схема блока обработки и идентификации;Figure 2 is a structural diagram of a processing and identification unit;
Фиг.3 - квантованная рабочая зона (мелкими точками) с местами расположения пунктов приема (жирными точками) и областью объекта (ограниченна окружностью);Figure 3 is a quantized working area (in small dots) with locations of reception points (in bold dots) and an object area (bounded by a circle);
Фиг.4 - график поверхности распределения среднего уровня помех;Figure 4 is a graph of the distribution surface of the average interference level;
Фиг.5 - гистограммы решающих статистик;5 is a histogram of crucial statistics;
Фиг.6 - зависимости вероятностей правильной идентификации и ложной тревоги от погрешности пеленгования;6 - dependence of the probabilities of correct identification and false alarm from the bearing error;
Фиг.7 - зависимость линейной ошибки определения местоположения излучателя объекта от погрешности пеленгования.Fig.7 - dependence of the linear error of determining the location of the emitter of the object from the bearing error.
Решение поставленной технической задачи базируется на результатах статистического синтеза в условиях неопределенности уровней помех и состоит в переходе от признакового пространства пеленгов, принятого в ближайшем аналоге [2], к признаковому пространству в виде распределения среднего уровня помех в рабочей зоне. Для этого распределение уровня помех оценивают в каждом пункте приема, затем усредняют по совокупности пунктов приема, определяя среднее геометрическое.The solution of the technical problem posed is based on the results of statistical synthesis under conditions of uncertainty of interference levels and consists in the transition from the attribute space of bearings adopted in the closest analogue [2] to the attribute space in the form of a distribution of the average interference level in the working area. For this, the distribution of the interference level is evaluated at each reception point, then averaged over the set of reception points, determining the geometric mean.
При оценивании распределения уровня помех измеряют энергию принятых радиосигналов, преобразуют их в пространственный спектр, который вычитают из измеренной энергии. Пространственный спектр характеризует распределение в рабочей зоне энергии излучений, образуется путем компенсации расчетных набегов фаз принятых радиосигналов, последующего суммирования преобразованных радиосигналов по совокупности пеленгаторных антенн пункта приема, квадратичного детектирования суммарного радиосигнала и деления на число пеленгаторных антенн. Расчетные набеги фаз определяют исходя из расстояний от пеленгаторных антенн до возможных мест излучения.When evaluating the distribution of the interference level, the energy of the received radio signals is measured, converted into a spatial spectrum, which is subtracted from the measured energy. The spatial spectrum characterizes the distribution of radiation energy in the working area, is formed by compensating for the calculated phase incursions of the received radio signals, then summing the converted radio signals over the set of direction-finding antennas of the receiving point, quadratic detection of the total radio signal and dividing by the number of direction-finding antennas. The calculated phase incursions are determined based on the distances from direction-finding antennas to possible radiation sites.
Предлагаемый порядок определения пространственного спектра основан на учете зависимости напряженности поля источника от расстояния до него. В частности, набег фаз пропорционален расстоянию. В ближайшем аналоге [2] эту информацию учитывают опосредованно, при пеленговании. Более полный учет данного фактора обеспечивает повышение эффективности решения задачи идентификации и определения местоположения.The proposed procedure for determining the spatial spectrum is based on taking into account the dependence of the source field strength on the distance to it. In particular, the phase incursion is proportional to distance. In the closest analogue [2], this information is taken into account indirectly during direction finding. A more complete consideration of this factor provides an increase in the efficiency of solving the problem of identification and location.
После вычитания из энергии пространственного спектра в точке истинных координат источника в образующейся разности остается составляющая шума. Для других точек пространства будет композиция шума и не скомпенсированный остаток излучения, то есть с уровнем выше, чем в точке истинных координат. Вне зависимости от интенсивности шумов (помех) глобальный минимум распределения располагается в окрестности истинных координат источника. Когда излучение происходит из объекта, минимум распределения в области объекта преимущественно меньше минимума, определяемого в области пространства вне объекта. Обратная ситуация, когда излучает сторонний источник.After subtracting the spatial spectrum from the energy at the point of the true coordinates of the source, the noise component remains in the resulting difference. For other points in space there will be a noise composition and an uncompensated remainder of radiation, that is, with a level higher than at the point of true coordinates. Regardless of the intensity of noise (interference), the global minimum of distribution is located in the vicinity of the true coordinates of the source. When radiation comes from an object, the minimum distribution in the region of the object is predominantly less than the minimum determined in the region of space outside the object. The reverse situation is when a third-party source emits.
Это позволяет, определяя и сравнивая минимумы среднего уровня помех в области и вне объекта принимать максимально правдоподобные решения, достигается статистическая устойчивость идентификации при неизвестном уровне шума в широком диапазоне его изменения.This allows, by determining and comparing the minima of the average level of interference in the area and outside the object, to make the most plausible decisions, statistical stability of identification is achieved with an unknown noise level in a wide range of its variation.
Определением среднего уровня помех в виде среднего геометрического, как корня степени N из произведения по n [3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М., Наука, 1986, с.139], распределений всех пунктов приема достигается учет неравноточности измерений, обратно пропорционально оценочному уровню помех, в конечном счете, повышается точность определения местоположения.The definition of the average level of interference in the form of a geometric mean, as a root of degree N from a product of n [3. Bronstein I.N., Semendyaev K.A. A reference book in mathematics for engineers and students of technical colleges. - M., Nauka, 1986, p.139], the distribution of all points of reception is achieved by taking into account the unevenness of measurements, inversely proportional to the estimated level of interference, ultimately, improves the accuracy of positioning.
Дополнительное увеличение точности обусловлено переходом от принятого в прототипе [2] равномерного квантования к неравномерному квантованию рабочей зоны. Погрешность определения координат увеличивается по мере удаления от центра рабочей зоны. Квантованием по закону спирали Архимеда достигается увеличение плотности точек квантования в области объекта, обратно пропорционально удалению источника от центра рабочей зоны.An additional increase in accuracy due to the transition from adopted in the prototype [2] uniform quantization to uneven quantization of the working area. The error in determining coordinates increases with distance from the center of the working area. Quantization according to the law of the spiral of Archimedes achieves an increase in the density of quantization points in the region of the object, inversely proportional to the distance from the center of the working area.
Таким образом, учет зависимости напряженности поля источника от расстояния до него, переход к признаковому пространству в виде распределения среднего уровня помех в рабочей зоне и его неравномерному квантованию, в соответствии с предложенными новыми действиями над сигналами, условиями и порядком их выполнения, позволяет решить поставленную задачу: повысить достоверность идентификации, увеличить точность определения местоположения излучателя, обеспечить выполнение идентификации при неизвестных уровнях помех.Thus, taking into account the dependence of the source field strength on the distance to it, the transition to the characteristic space in the form of a distribution of the average level of interference in the working area and its uneven quantization, in accordance with the proposed new actions on the signals, the conditions and the order of their implementation, allows us to solve the problem : increase the accuracy of identification, increase the accuracy of determining the location of the emitter, to ensure identification with unknown levels of interference.
Заявленный способ может быть реализован при использовании соответствующей системы радиоконтроля.The claimed method can be implemented using the appropriate radio monitoring system.
Система радиоконтроля (фиг.1), реализующая предложенный способ, содержит N≥1 пунктов приема 1.1-1.N, каждый из которых включает М≥3 пеленгаторных антенн 2.1-2.М, радиоприемное устройство 3, коммутатор 4 и аппаратуру передачи данных 5, центр управления и обработки 6, содержащий аппаратуру передачи данных 7, блок обработки и идентификации 8, пульт управления 9, индикатор 10. Антенны 2.1-2.М через входы 1-М радиоприемного устройства его 1-М выходы подключены к входам 1-М коммутатора 4, выход которого подключен к первому входу аппаратуры передачи данных 5 пункта приема 1.1, первый выход которой подключен к входу 0 радиоприемного устройства 3. Второй вход аппаратуры передачи данных 5 является входом пункта приема 1.1, выходом которого является второй выход этой аппаратуры. Входы 1-N аппаратуры передачи данных 7 центра управления и обработки 6 подключены к выходам соответственно пунктов приема 1.1-1.N, а ее одноименные выходы к их входам. Аппаратура передачи данных 7 центра управления и обработки 6 подключена через 0 выход, 1 вход блока обработки и идентификации 8 его 1-3 выходы к индикатору 10 через его 1-3 входы. Выход пульт управления 9 подключен к 0 входу аппаратуры передачи данных 7 и 2 входу блока обработки и идентификации 8.The radio monitoring system (figure 1) that implements the proposed method contains N≥1 reception points 1.1-1.N, each of which includes M≥3 direction-finding antennas 2.1-2.M,
Блок обработки и идентификации 8 содержит (фиг.2) средство оценки распределения уровня помех 11, содержащее измеритель энергии 12, включающий соединенные последовательно детектор 13 и накапливающий сумматор 14, умножитель 15, вычислитель набега фаз 16, соединенные последовательно подключенный входом к выходу умножителя 15 накапливающий сумматор 17, детектор 18, делитель 19, через второй вход вычитатель 20 и устройство усреднения 21, запоминающее устройство (ЗУ) 22 координат антенн, подключенное выходом к 3 входу вычислителя набега фаз 16, второй вход которого соединен с выходом ЗУ 23 рабочей зоны, ЗУ 24 области объекта подключенное через 1 вход схемы совпадения 25, инвертор 26 к входу 2 первого определителя минимума 27.1, второй 27.2 определитель минимума, первый выход которого соединен с 2 входом схемы сравнения 28, к 1 входу которой подключен 1 выход первого определителя минимума 27.1, первый вход которого и первый вход второго определителя минимума 27.2 подключены к выходу устройства усреднения 21. Выход накапливающего сумматора 14 измерителя энергии 12 соединен с 1 входом вычитателя 21. Выход ЗУ 23 рабочей зоны соединен с входом 2 схемы совпадения 25. Вход 1 средства оценки уровня помех 11 является первым входом блока обработки и идентификации 8, подключен к первому входу умножителя 15 и входу детектора 13 измерителя энергии 12, вход 2 этого средства является вторым входом блока обработки и идентификации 8, подключен к 1 входу вычислителя набегов фаз 16. Выходами 1-3 блока обработки и идентификации 8 являются соответственно 2 выход первого определителя минимума 27.1, выход схемы сравнения 28 и выход 2 второго определителя минимума 27.2.The processing and
При наличии возможности пункты приема 1.1-1.N целесообразно размещать с внешней стороны объекта вблизи его контура, как это показано на фиг.3, их количество не менее одного, N≥1, но с увеличением N возрастает эффективность идентификации.If possible, the reception points 1.1-1.N it is advisable to place on the outside of the object near its contour, as shown in figure 3, their number is not less than one, N≥1, but with increasing N, the identification efficiency increases.
Пеленгаторные антенны 2.1-2.М идентичные, всенаправленные в горизонтальной плоскости, размещают равноудалено на окружности заданного, из условия обеспечения однозначности пеленгования, радиуса. Таким образом, образуется пеленгаторная антенная система (эквидистантная решетка). Число антенн М≥3. Нумерацию антенн m=1,2,…,М выполняют от опорного направления, например, направления на Север, по часовой стрелке. Антенна с номером m=1 ориентирована относительно центра в опорном направлении.Direction finding antennas 2.1-2.M identical, omnidirectional in the horizontal plane, are placed equidistant on the circumference of a given one, in order to ensure unambiguous direction finding, radius. Thus, a direction-finding antenna system (equidistant array) is formed. The number of antennas M≥3. The numbering of antennas m = 1,2, ..., M is performed from the reference direction, for example, the direction to the North, clockwise. The antenna with the number m = 1 is oriented relative to the center in the reference direction.
Радиоприемное устройство 3 имеет число каналов равное числу антенн, выполняет фильтрацию и синхронное преобразование сигналов пеленгаторных антенн с цифровым представлением в виде квадратурных составляющих (комплексных амплитуд), например, по варианту, приведенному в [4. Побережский К. С.Цифровые радиоприемные устройства. М., Радио и связь, 1987, с.67-68, рис.3.14].The
Коммутатор 4 обеспечивает поочередный съем информации с выходов 1-М радиоприемного устройства 3, поступающей на его одноименные входы, с последующей передачей с помощью аппаратуры передачи данных 5 через ее вход 1 и выход 2 в центр управления и обработки 6 на вход 1 многоканальной, по числу пунктов приема, аппаратуры передачи данных 7. Далее информация, принятая аппаратурой передачи данных 7, передается через выход 0 в блок обработки и идентификации 8 на его первый вход. Аналогично и поочередно для других пунктов приема.
Управление частотой настройки радиоприемного устройства 3 пункта приема 1.1 (аналогично для других пунктов приема) осуществляют по входу и радиоприемного устройства 3 с пульта управления 9 через 0 вход и 1 выход аппаратуры передачи данных 7 центра управления и обработки 6, вход 2 и выход 1 аппаратуры передачи данных 5 пункта приема 1.1. Одновременно значение частоты с пульта управления подают на вход 2 блока обработки и идентификации 8, где используют для расчета набегов фаз.The frequency of tuning the
На индикаторе 10 отображают результаты идентификации, поступающие по входам 1-3 с одноименных выходов блока обработки и идентификации 8.The
Блок обработки и идентификации 8 выполнен фиг.2 на основе цифровой элементной базы. Умножитель 15 этого блока обеспечивает перемножение комплексной величины (по первому входу) на комплексно сопряженную (по второму входу). Перед началом непосредственного функционирования системы радиоконтроля в запоминающие устройства (ЗУ) записывают координаты: антенн пунктов приема - в ЗУ 22, квантов рабочей зоны - в ЗУ 23, квантов области объекта - в ЗУ 24.The processing and
Рабочую зону определяют, как область энергетической доступности радиоизлучений, в виде круга с центром в геометрическом центре объекта. В условиях индустриального города радиус рабочей зоны составляет 0,5-3,0 км. Пример такой рабочей зоны радиусом Rs=500 м показан мелкими точками на фиг.3. Область пространства, занимаемого объектом, является внутренней подобластью рабочей зоны, ограничена окружностью радиусом 100 м.The working area is defined as the area of energy availability of radio emissions in the form of a circle centered in the geometric center of the object. In an industrial city, the radius of the working area is 0.5-3.0 km. An example of such a working area with a radius of R s = 500 m is shown by small dots in figure 3. The area of the space occupied by the object is an internal subregion of the working area, bounded by a circle with a radius of 100 m.
Рабочую зону квантуют, исходя из заданной точности определения местоположения источника контролируемого объекта, по закону спирали Архимеда [3, с.128], при этом комплексные координаты квантов, как мест возможного излучения, определяют по формулеThe working area is quantized, based on the specified accuracy of determining the location of the source of the controlled object, according to the law of the Archimedes spiral [3, p.128], while the complex coordinates of quanta, as places of possible radiation, are determined by the formula
где точка над величиной указывает ее комплексный характер, xν, yν - абсцисса и ордината v-го кванта в декартовой системе координат, ν=0,1,…,V-1 - номер кванта, i - мнимая единица, Δ - заданная точность определения местоположения, V=Rs/Δ - число квантов, Rs - радиус рабочей зоны.where the point above the quantity indicates its complex nature, x ν , y ν - abscissa and ordinate of the v-th quantum in the Cartesian coordinate system, ν = 0,1, ..., V-1 - quantum number, i - imaginary unit, Δ - given location accuracy, V = R s / Δ is the number of quanta, R s is the radius of the working area.
Коэффициент 1.737 в показателе экспоненты, определяющий скорость углового вращения вектора спирали, выбран из условия обеспечения равно-удаленности ближайших квантов.The coefficient 1.737 in the exponent, which determines the speed of the angular rotation of the spiral vector, is selected from the condition of ensuring the equidistance of the nearest quanta.
Пример квантованной по формуле (1) рабочей зоны показан на фиг.3 для параметров: Δ=1,134 м, Rs=500 м, V=441. На рисунке и далее по тексту указание номеров квантов для упрощения записи опущено.An example of a working zone quantized by formula (1) is shown in FIG. 3 for the parameters: Δ = 1.134 m, R s = 500 m, V = 441. In the figure and hereinafter, the indication of the numbers of quanta is omitted to simplify the recording.
В соотвествии с фиг.3 плотность квантования возрастает в центре рабочей зоны, то есть именно там, где расположен объект и достигается максимальная потенциальная точность определения местоположения излучателя.In accordance with figure 3, the quantization density increases in the center of the working area, that is, exactly where the object is located and the maximum potential accuracy of determining the location of the emitter is achieved.
Все квантованные по формуле (1) координаты заносят в ЗУ 23 квантов рабочей зоны, а в ЗУ 24 квантов области объекта записывают координаты квантов, попадающих в область объекта, то есть удаленных от центра, точки с координатами (0, 0), рабочей зоны не более чем на 100 м.All coordinates quantized by formula (1) are entered in the memory of 23 quanta of the working area, and in the memory of 24 quanta of the object’s area, the coordinates of the quanta that fall into the object’s area, that is, remote from the center, are points with coordinates (0, 0), the working area is not more than 100 m.
Координаты антенн пунктов приема
Координаты пунктов приема могут быть определены с помощью радионавигационных приборов, а относительные координаты антенн рассчитывают по формулеThe coordinates of the points of reception can be determined using radio navigation devices, and the relative coordinates of the antennas are calculated by the formula
где R - радиус пеленгаторной антенной системы (решетки).where R is the radius of the direction-finding antenna system (array).
Полученные указанным образом координаты антенн пунктов приема запоминают в ЗУ 22 координат антенн.The coordinates of the antennas of the receiving points obtained in this way are stored in the
Принцип последующего функционирования системы радиоконтроля состоит в следующем.The principle of subsequent operation of the radio monitoring system is as follows.
Принятые антеннами 2.1-2.М пунктов приема 1.1-1.N радиосигналы в виде комплексных амплитуд
Эти комплексные амплитуды определяются по формулеThese complex amplitudes are determined by the formula
где un, ϕn - амплитуда и начальная фаза радиосигнала в центре пеленгаторной антенной системы, λ=с/f - длина волны излучения, с=3·108 м/с - скорость света, f - частота излучения, π=3,1428….where u n , ϕ n is the amplitude and initial phase of the radio signal in the center of the direction-finding antenna system, λ = c / f is the radiation wavelength, c = 3 · 10 8 m / s is the speed of light, f is the radiation frequency, π = 3, 1428 ...
Величина в показателе экспоненты в (5) видаThe value in the exponent in (5) of the form
есть набег фаз радиосигнала, обусловленный его задержкой при распространении.there is a phase shift of the radio signal due to its delay in propagation.
Координаты излучателя
В процессе распространения радиоволн и приема радиосигналы искажаются шумами и помехами, так что комплексные амплитуды принятых радиосигналов представляют собой смесьDuring radio wave propagation and reception, the radio signals are distorted by noise and interference, so that the complex amplitudes of the received radio signals are a mixture
где
В блоке обработки и идентификации 8 выполняют следующие преобразования.In the processing and
Для каждого пункта приема в средстве 11 (фиг.2) оценивают распределение уровня помех в рабочей зоне. Для этого с помощью измерителя 12 измеряют энергию принятых радиосигналов. Радиосигнал принятый каждой антенной пункта приема, поступающий на первый вход средства оценки распределения уровня помех, квадратично детектируют в детекторе 13 и суммируют по совокупности антенн в накапливающем сумматоре 14, по выходу которого получают измеренную энергию радиосигналов каждого пункта приемаFor each receiving point in the tool 11 (figure 2) evaluate the distribution of the level of interference in the working area. To do this, using a
Одновременно с измерением энергии принятые радиосигналы, преобразуют в пространственный спектр. При этом в вычислителе набегов фаз 16, с учетом расстояний (4) от пеленгаторных антенн до источников, рассчитывают набеги фаз (6), с представлением их в виде комплексного множителя
Поскольку при расчетном набеге фаз
На основе измеренной энергии (8) и пространственного спектра (9) вычитанием второго из первого в вычитателе 20 оценивают распределение уровня помех в каждой точке рабочей зонеBased on the measured energy (8) and spatial spectrum (9), subtracting the second from the first in the
Полученное распределение усредняют по совокупности всех пунктов приема, для чего в устройстве усреднения 21 определяют среднее геометрическоеThe resulting distribution is averaged over the totality of all points of reception, for which the geometric mean is determined in the averaging device 21
Типичный вид распределения среднего уровня помех (12) при излучении из центра объекта с размещением пунктов приема согласно фиг.3 показан на фиг.4. Это распределение имеет минимум в точке истинных координат источника. Для последующей идентификации определяют минимумы, среди всех квантов пространства соответствующей области минимизации, распределения в области вне объекта, определителем минимума 27.1, и в области объекта, определителем минимума 27.2. Указание принадлежности значений распределения среднего уровня помех, поступающих с устройства усреднения 21, области минимизации осуществляют сигналами по входам 2 управления определителей 27.1, 27.2. Эти сигналы вырабатываются схемой совпадения 25. Единичный уровень соответствует совпадению координат точки рабочей зоны ЗУ 23 с координатами точек области объекта ЗУ 24. В момент совпадения соответствующее значение среднего уровня помех учитывается при минимизации в определителе минимума 27.2. Логически противоположно функционирует определитель 27.1, сигналы управления на который изменяются инвертором 26.A typical distribution of the average interference level (12) when emitted from the center of the object with the placement of reception points according to FIG. 3 is shown in FIG. 4. This distribution has a minimum at the point of true source coordinates. For subsequent identification, the minima are determined, among all the quanta of the space of the corresponding minimization region, the distribution in the region outside the object, the determinant of the minimum 27.1, and in the region of the object, the determinant of the minimum 27.2. An indication of whether the distribution values of the average level of interference coming from the averaging device 21 belong to, the minimization areas are carried out by signals at the
С первых выходов определителей минимумов 27.1, 27.2 на первый и второй входы схемы сравнения 28 поступают минимальные значения распределения среднего уровня помех в области вне объекта и в области объекта. Эти значения сравнивают и если первое значение (вне объекта) превышает второе идентифицируют радиосигналы, принимают решение о принадлежности радиосигналов объекту, по второму выходу схемы сравнения 28 выдается логическая единица. Местоположение источника, определяют как положение минимума в области объекта и с выхода 2 определителя 27.2 соответствующие координаты поступают на выход 3 блока обработки и идентификации 8 и далее на одноименный вход индикатора 10 для отображения местоположения излучателя. При невыполнении условия сравнения в схеме 28 формируется логический ноль и отображается местоположение стороннего источника (при необходимости), координаты которого поступают со второго выхода определителя 27.1 на первый выход блока обработки и идентификации 8 и далее на первый вход индикатора 10.From the first outputs of the minimum determinants 27.1, 27.2 to the first and second inputs of the
На фиг.5 показаны гистограммы решающих статистик W(g), где g - отношение минимумов распределения среднего уровня помех в области вне объекта и в области объекта. Кружками отмечены данные при излучении сторонних источников, ромбиками при излучении объекта. Распределение источников равновероятное в соответствующей области. Результаты получены по 1000 статистическим экспериментам для параметров: N=3, М=3, R=0,1 м, λ=1 м, отношение сигнал/шум 5 (отношение амплитуды радиосигнала к среднему квадратическому значению гауссовского центрированного шума по выходу радиоприемного устройства). Указанные условия соответствуют достаточно высокой средней квадратической ошибке пеленгования 15 градусов. Видно, что при излучении объекта решающая статистика преимущественно превышает единицу, что и позволяет проводить идентификацию при неизвестных уровнях помех сравнением минимумов распределения среднего уровня помех в области объекта и в области вне объекта.Figure 5 shows the histograms of the decisive statistics W (g), where g is the ratio of the minima of the distribution of the average noise level in the area outside the object and in the area of the object. The circles indicate the data from the emission of third-party sources, the rhombuses when the object is emitted. The distribution of sources is equally probable in the relevant field. The results were obtained from 1000 statistical experiments for the parameters: N = 3, M = 3, R = 0.1 m, λ = 1 m, signal-to-noise ratio 5 (ratio of the amplitude of the radio signal to the mean square value of the Gaussian centered noise at the output of the radio receiver) . The indicated conditions correspond to a rather high mean square error of direction finding error of 15 degrees. It can be seen that, when the object is emitted, the decisive statistics predominantly exceed unity, which allows identification at unknown noise levels by comparing the distribution minimums of the average noise level in the area of the object and in the area outside the object.
Заявленный способ может быть реализован и с применением мобильного пеленгатора [2]. В этом случае используют один комплект пункта приема и совмещенный с ним центр управления и обработки.The claimed method can be implemented using a mobile direction finder [2]. In this case, use one set of reception center and a control and processing center combined with it.
Эффективность идентификации характеризуется двумя показателями: вероятностью правильной идентификации (определения принадлежности излучения объекту, если оно действительно исходит из него) и ложной тревоги (определения принадлежности излучения объекту, если излучает сторонний источник). Зависимости этих показателей от потенциальной средней квадратической ошибки пеленгования σ приведены на фиг.6, кружком для ложной тревоги F(σ), ромбиком для правильной идентификации Р(σ).Identification efficiency is characterized by two indicators: the probability of correct identification (determining whether the radiation belongs to the object, if it really comes from it) and false alarm (determining whether the radiation belongs to the object, if it emits an external source). The dependences of these indicators on the potential root mean square error of direction finding σ are shown in Fig.6, a circle for false alarm F (σ), a rhombus for the correct identification of P (σ).
Потенциальная точность (ошибка) пеленгования для означенной пеленгаторной системы определяется известным [5. Дзвонковская А.Л., Дмитриенко А.Н., Кузьмин А.В. Эффективность измерения углов прихода сигнала радиопеленгаторами на основе метода максимального правдоподобия. - Радиотехника и электроника, 2001, т.46, №10, с.1242-1247.] соотношением:The potential accuracy (error) of direction finding for the indicated direction-finding system is determined by the known [5. Dzvonkovskaya A.L., Dmitrienko A.N., Kuzmin A.V. Efficiency of measuring signal arrival angles by direction finders based on the maximum likelihood method. - Radio engineering and electronics, 2001, v. 46, No. 10, p. 1242-1247.] By the ratio:
где ρ - отношение сигнал/шум.where ρ is the signal-to-noise ratio.
Потенциальная точность (ошибка) (24) зависит не только от уровня шума (отношения сигнал/шум), но также от радиуса решетки и длины волны излучения. Поэтому, несмотря на то, что в предлагаемом решении непосредственно пеленгования не выполняют, в качестве параметра, определяющего эффективность идентификации, принята потенциальная средняя квадратическая ошибка пеленгования σ, обеспечиваемая используемой пеленгаторной антенной системой.The potential accuracy (error) (24) depends not only on the noise level (signal-to-noise ratio), but also on the grating radius and the radiation wavelength. Therefore, although the direction finding is not directly performed in the proposed solution, the potential mean square error of direction finding σ, provided by the direction-finding antenna system used, is adopted as a parameter determining the identification efficiency.
В соотвествии с фиг.6, в широком диапазоне изменения погрешности пеленгования (и уровня помех) вероятность правильной идентификации близка к единице. Вероятность ложной тревоги резко уменьшается, примерно на два порядка, по мере снижения погрешности пеленгования.In accordance with Fig.6, in a wide range of changes in direction finding error (and interference level), the probability of correct identification is close to unity. The probability of false alarm decreases sharply, by about two orders of magnitude, as the bearing error decreases.
При изменении состава и параметров системы радиоконтроля, а также радиуса объекта R0 для стабилизации вероятности правильной идентификации уровень сравнения в схеме 28 целесообразно регулировать, изменяя его единичное значение на коэффициент что эквивалентно ответствующему изменению значения минимума в области объекта.When changing the composition and parameters of the radio monitoring system, as well as the radius of the object R 0, in order to stabilize the probability of correct identification, the comparison level in
Линейная ошибка Δr(σ) определения местоположения излучателя объекта (среднее значение расстояния оценочного местоположения излучателя от источника) предлагаемым способом практически линейно фиг.7 возрастает с увеличением погрешности пеленгования.The linear error Δr (σ) of determining the location of the emitter of the object (the average value of the distance of the estimated location of the emitter from the source) by the proposed method almost linearly increases with increasing direction finding error.
По сравнению с ближайшим аналогом [2] предлагаемое решение обеспечивает идентификацию при неизвестных уровнях помех, достигается повышение достоверности идентификации, как вследствие стабилизации вероятности правильной идентификации, так и уменьшения уровня ложной тревоги, увеличивается точность определения местоположения излучателя. В частности, при одинаковом числе квантов шаг квантования области объекта уменьшается, относительно равномерного квантования в ближайшем аналоге, в π·Rs/Δ раз, соответственно увеличивается инструментальная точность определения местоположения излучателя объекта. Это увеличение точности достигает для принятых параметров системы радиоконтроля трех порядков.Compared with the closest analogue [2], the proposed solution provides identification at unknown interference levels, an increase in the reliability of identification is achieved, both by stabilizing the probability of correct identification and by reducing the level of false alarm, the accuracy of determining the location of the emitter is increased. In particular, with the same number of quanta, the quantization step of the object region decreases, relative to uniform quantization in the closest analogue, by π · R s / Δ times, respectively, the instrumental accuracy of determining the location of the emitter of the object increases. This increase in accuracy reaches three orders of magnitude for the adopted parameters of the radio monitoring system.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152336/07A RU2496118C2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011152336/07A RU2496118C2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2011152336A RU2011152336A (en) | 2013-06-27 |
RU2496118C2 true RU2496118C2 (en) | 2013-10-20 |
Family
ID=48701129
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011152336/07A RU2496118C2 (en) | 2011-12-21 | 2011-12-21 | Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2496118C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560098C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Radio monitoring method |
RU2713514C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of controlling radiation of a source in a given direction |
RU2723430C1 (en) * | 2017-01-04 | 2020-06-11 | ЗедТиИ КОРПОРЕЙШН | Method and apparatus for determining and transmitting reference signal parameter, terminal device and base station |
RU2760229C1 (en) * | 2017-09-29 | 2021-11-23 | Зе Боинг Компани | System and method for automatic calibration of equipment for determining location of wireless identification device |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014798A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Bauer Will N | System for 3d tracking of a remote point |
RU2144200C1 (en) * | 1999-06-17 | 2000-01-10 | Ашихмин Александр Владимирович | Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder |
US7148835B1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-12 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for identifying ownship threats |
RU82870U1 (en) * | 2008-12-01 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | BROADBAND FIELD DETECTOR |
EP2105760A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-09-30 | Thales | Method and system for tracking emitters |
RU2423721C2 (en) * | 2008-12-23 | 2011-07-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЭсПиЭс"(ООО "ЭсПиЭс") | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources |
RU2430385C2 (en) * | 2009-10-14 | 2011-09-27 | Юрий Иванович Логинов | Method of locating radio radiation sources |
US8081106B2 (en) * | 2008-01-31 | 2011-12-20 | Bae Systems Information And Electric Systems Integration Inc. | Target ranging using information from two objects |
-
2011
- 2011-12-21 RU RU2011152336/07A patent/RU2496118C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1998014798A1 (en) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Bauer Will N | System for 3d tracking of a remote point |
RU2144200C1 (en) * | 1999-06-17 | 2000-01-10 | Ашихмин Александр Владимирович | Process of direction finding of radio signals and multichannel direction finder |
US7148835B1 (en) * | 2005-06-24 | 2006-12-12 | Lockheed Martin Corporation | Method and apparatus for identifying ownship threats |
US8081106B2 (en) * | 2008-01-31 | 2011-12-20 | Bae Systems Information And Electric Systems Integration Inc. | Target ranging using information from two objects |
EP2105760A1 (en) * | 2008-03-28 | 2009-09-30 | Thales | Method and system for tracking emitters |
RU82870U1 (en) * | 2008-12-01 | 2009-05-10 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | BROADBAND FIELD DETECTOR |
RU2423721C2 (en) * | 2008-12-23 | 2011-07-10 | ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "ЭсПиЭс"(ООО "ЭсПиЭс") | Method of determining coordinates of radio-frequency radiation sources |
RU2430385C2 (en) * | 2009-10-14 | 2011-09-27 | Юрий Иванович Логинов | Method of locating radio radiation sources |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
АШИХМИН А.И. и др. Выявление источников электромагнитных волн в объектах с помощью мобильного комплекса радиопеленгования и контроля. «Специальная техника», спец. Выпуск, январь 2003, с.61-73. * |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2560098C1 (en) * | 2014-04-22 | 2015-08-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Radio monitoring method |
RU2723430C1 (en) * | 2017-01-04 | 2020-06-11 | ЗедТиИ КОРПОРЕЙШН | Method and apparatus for determining and transmitting reference signal parameter, terminal device and base station |
US11201709B2 (en) | 2017-01-04 | 2021-12-14 | Zte Corporation | Method and apparatus for determining and transmitting parameter of reference signal, terminal device and base station |
RU2760229C1 (en) * | 2017-09-29 | 2021-11-23 | Зе Боинг Компани | System and method for automatic calibration of equipment for determining location of wireless identification device |
RU2713514C1 (en) * | 2019-08-12 | 2020-02-05 | Акционерное общество "Концерн "Созвездие" | Method of controlling radiation of a source in a given direction |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2011152336A (en) | 2013-06-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8184268B2 (en) | Method for multi-target-enabled resolution of phase ambiguity | |
US9971037B2 (en) | Anomaly detection using an antenna baseline constraint | |
US8504322B2 (en) | Likelihood map system for localizing an emitter | |
US6522288B1 (en) | Method and apparatus for determining location of objects based on range readings from multiple sensors | |
US20100164781A1 (en) | Method for Position Estimation Using Generalized Error Distributions | |
JP4817665B2 (en) | Lightning location method and system | |
US20130201055A1 (en) | Method and apparatus for determining physical characteristics of a receiving device in a navigation system | |
CN104678371B (en) | A kind of sea level height measurement apparatus based on time delay amendment | |
RU2496118C2 (en) | Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source | |
RU2732505C1 (en) | Method for detection and azimuth direction finding of ground-based radio-frequency sources from a flight-lifting means | |
CN108462545B (en) | Ionosphere foF based on single receiving station2Parameter reconstruction method | |
RU2503969C1 (en) | Triangulation-hyperbolic method to determine coordinates of radio air objects in space | |
Chau et al. | Empirical phase calibration for multistatic specular meteor radars using a beamforming approach | |
RU2529355C2 (en) | Method of determining spatial distribution of ionospheric inhomogeneities | |
CN116150573A (en) | Ionosphere scintillation process disturbed GNSS satellite identification and risk early warning method based on GISM ephemeris | |
JP5360038B2 (en) | Radio wave monitoring apparatus and radio wave monitoring method | |
RU2316784C1 (en) | Method for determining position of a transmitter by means of mobile direction-finder | |
RU2307372C1 (en) | Method for location of radio transmitter of mobile radio monitoring station | |
RU2446410C1 (en) | Method of angular orientation of object by signals of satellite radio-navigation systems | |
RU2453999C1 (en) | Method of receiving radio signals on objects | |
RU2379700C1 (en) | Method of object angular orientation by satellite radionavigation system signals | |
RU119126U1 (en) | DEVICE FOR INCREASING ANGULAR RESOLUTION OF AMPLITUDE TOTAL-DIFFERENT MONO-PULSE SYSTEM | |
CN111007490A (en) | Sky wave over-the-horizon radar coordinate registration method based on buoy geographic information | |
RU2667484C1 (en) | Method for determining the trajectory of movement of low-flying targets | |
RU2405166C2 (en) | Method for determining location of transmitter with portable position finder |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20141222 |