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 PDF

Info

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
Application number
RU2011152336/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011152336A (en
Inventor
Владимир Анатольевич Уфаев
Original Assignee
Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
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 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации
Priority to RU2011152336/07A priority Critical patent/RU2496118C2/en
Publication of RU2011152336A publication Critical patent/RU2011152336A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2496118C2 publication Critical patent/RU2496118C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: method involves preliminary determination of a working area, an object region therein, receiving radio signals at receiving points using direction-finding antennae and a multi-channel receiving device. For each receiving point, noise level distribution in the working area is determined, for which energy of received radio signals is measured, converted to a spatial spectrum which is subtracted from the measured energy. The average geometric noise level distribution and minimum values thereof in and outside the object region are determined, the minimum values are compared, results of which are used to identify radio signals and the position of the source is determined as the position of the minimum in the object region. Conversion to a spatial spectrum is carried out by compensating for phase incursion, taking into account distance from the direction-finding antennae to sources, subsequent summation of the converted radio signals, quadratic detection of the resultant radio signal and dividing the number of direction-finding antennae. The working area is defined in form of a circle with the centre at the geometric centre of the object and is quantised, based on the given accuracy of determining the position of the source of the controlled object, on an Archimedean spiral law.
EFFECT: high accuracy of identification and high accuracy of determining the position of a radiator.
7 dwg

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. H04B 1/46, G01S 11/00, publ. 1997].

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 z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i 1 . 7 3 7 ν

Figure 00000001
, где xν, yν - абсцисса и ордината ν-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.The stated technical problem is solved due to the fact that in the known method of identifying radio signals of a controlled object and determining the location of the source, including preliminary determination of the working area, the area of the object in it, the reception of radio signals at reception points using direction finding antennas and a multi-channel receiving device, according to the invention, for each receiving point, the distribution of the level of interference in the working area is estimated, for which the energy of the received radio signals is measured, and converted into space This spectrum, which is subtracted from the measured energy, then determines the geometric mean of the distributions of the interference level, its minima in the region of the object and outside the object, the values of the minima are compared, as a result of which the radio signals are identified and the source location is determined as the position of the minimum in the region of the object, while the transformation in the spatial spectrum is performed by compensating the calculated, taking into account the distances from direction-finding antennas to sources, phase incursions of the received radio signals, subsequent summation converted radio signals, quadratic detection of the total radio signal and dividing by the number of direction-finding antennas, and the working area is determined in the form of a circle centered at the geometric center of the object and quantized, based on the given accuracy of determining the location of the source of the controlled object, according to the law of the Archimedes spiral, while the complex coordinates of quanta as places of possible radiation, determined by the formula z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i one . 7 3 7 ν
Figure 00000001
, where x ν , y ν is the abscissa and ordinate of the νth quantum in the Cartesian coordinate system, ν = 0,1, ..., V-1 is the quantum number, i is the imaginary unit, Δ is the specified location accuracy, V = R s / Δ is the number of quanta, R s is the radius of the working area.

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, radio receiver 3, switch 4 and data transmission equipment 5 , a control and processing center 6, containing data transmission equipment 7, a processing and identification unit 8, a control panel 9, an indicator 10. Antennas 2.1-2.M through the inputs of a 1-M radio receiver, its 1-M outputs are connected to inputs 1-M switch 4, the output of which is connected to the first input of data transmission equipment 5 points reception 1.1, the first output of which is connected to input 0 of the radio receiving device 3. The second input of data transmission equipment 5 is the input of reception point 1.1, the output of which is the second output of this equipment. The inputs 1-N of the data transmission equipment 7 of the control and processing center 6 are connected to the outputs of the receiving points 1.1-1.N, respectively, and its outputs of the same name to their inputs. The data transmission equipment 7 of the control and processing center 6 is connected through 0 output, 1 input of the processing and identification unit 8 of its 1-3 outputs to indicator 10 through its 1-3 inputs. The output of the control panel 9 is connected to 0 input of the data transmission equipment 7 and 2 to the input of the processing and identification unit 8.

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 identification unit 8 contains (Fig. 2) means for evaluating the distribution of the interference level 11, comprising an energy meter 12, including a series-connected detector 13 and an accumulating adder 14, a multiplier 15, a phase advance calculator 16, connected in series by the input to the output of the multiplier 15 accumulating adder 17, detector 18, divider 19, through the second input a subtractor 20 and an averaging device 21, a memory (memory) 22 of the antenna coordinates, connected by an output to 3 input of the phase advance calculator 16, the second input is a cat It is connected to the output of the working area memory 23, the storage area 24 of the object is connected through 1 input of the matching circuit 25, the inverter 26 to the input 2 of the first minimum determinant 27.1, the second 27.2 minimum determinant, the first output of which is connected to 2 input of the comparison circuit 28, to 1 input which is connected 1 output of the first determinant of the minimum 27.1, the first input of which and the first input of the second determinant of the minimum 27.2 are connected to the output of the averaging device 21. The output of the accumulating adder 14 of the energy meter 12 is connected to 1 input of the subtractor 21. The output of the memory 23 working zone is connected to the input 2 of the matching circuit 25. The input 1 of the noise level estimator 11 is the first input of the processing and identification unit 8, connected to the first input of the multiplier 15 and the input of the detector 13 of the energy meter 12, the input 2 of this means is the second input of the processing and identification unit 8 is connected to 1 input of the phase advance calculator 16. Outputs 1-3 of the processing and identification unit 8 are, respectively, 2 output of the first determinant of minimum 27.1, output of the comparison circuit 28 and output 2 of the second determinant of minimum 27.2.

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 radio receiver 3 has a number of channels equal to the number of antennas, performs filtering and synchronous conversion of direction-finding antenna signals with a digital representation in the form of quadrature components (complex amplitudes), for example, according to the option given in [4. Poberezhsky K. S. Digital radio receivers. M., Radio and communications, 1987, pp. 67-68, Fig. 3.14].

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.Switch 4 provides sequential information retrieval from the outputs of the 1-M radio receiving device 3 supplied to its inputs of the same name, followed by transmission using data transmission equipment 5 through its input 1 and output 2 to the control and processing center 6 to input 1 multi-channel, according to the number reception points, data transmission equipment 7. Next, the information received by the data transmission equipment 7 is transmitted through output 0 to the processing and identification unit 8 to its first input. Similarly and alternately for other points of reception.

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 radio receiving device 3 of the receiving point 1.1 (similarly for other receiving points) is controlled by the input and receiving device 3 from the control panel 9 through 0 input and 1 output of the data transmission equipment 7 of the control and processing center 6, input 2 and output 1 of the transmission equipment data 5 points of reception 1.1. At the same time, the frequency value from the control panel is fed to input 2 of the processing and identification unit 8, where it is used to calculate the phase incursions.

На индикаторе 10 отображают результаты идентификации, поступающие по входам 1-3 с одноименных выходов блока обработки и идентификации 8.The indicator 10 displays the identification results received at inputs 1-3 from the outputs of the same name of the processing and identification unit 8.

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 identification unit 8 is made FIG. 2 based on a digital element base. The multiplier 15 of this block provides the multiplication of the complex value (at the first input) to the complex conjugate (at the second input). Before the direct operation of the radio monitoring system begins, the coordinates are recorded in the storage devices (antennas): the antennas of the receiving points in the memory 22, the quanta of the working area in the memory 23, the quanta of the object area in the memory 24.

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

z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i 1 . 7 3 7 ν , ( 1 )

Figure 00000002
z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i one . 7 3 7 ν , ( one )
Figure 00000002

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 Z ˙ n , m = Y n , m + i X n , m

Figure 00000003
, где n=1,2,…,N - номер пункта приема, m=1,2,…,M - номер антенны этого пункта приема, Xn,m,Yn,m - абсцисса и ордината координат антенн в декартовой системе, удобно определить как сумму координат непосредственно пункта приема Z ˙ n '
Figure 00000004
и относительных координат антенн Z ˙ m "
Figure 00000005
(относительно центра пункта приема):Reception point antenna coordinates Z ˙ n , m = Y n , m + i X n , m
Figure 00000003
, where n = 1,2, ..., N is the number of the receiving point, m = 1,2, ..., M is the number of the antenna of this receiving point, X n, m , Y n, m are the abscissa and the ordinate of the antenna coordinates in the Cartesian system , it is convenient to define as the sum of the coordinates of the reception point itself Z ˙ n ''
Figure 00000004
and relative antenna coordinates Z ˙ m "
Figure 00000005
(relative to the center of the reception point):

Z ˙ n , m = Z ˙ n ' + Z ˙ m " . ( 2 )

Figure 00000006
Z ˙ n , m = Z ˙ n '' + Z ˙ m " . ( 2 )
Figure 00000006

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

Z ˙ m ' ' = R e i 2 π M ( m - 1 ) , ( 3 )

Figure 00000007
Z ˙ m '' '' = R e i 2 π M ( m - one ) , ( 3 )
Figure 00000007

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 memory 22 of the coordinates of the antennas.

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 S ˙ m , n

Figure 00000008
подвергают обработке в блоке обработки и идентификации 8. Истинные значения комплексных амплитуд зависят от расстояний антенн с координатами Z ˙ n , m
Figure 00000009
до источника излучения с координатами z ˙
Figure 00000010
.Received antennas 2.1-2.M receiving points 1.1-1.N radio signals in the form of complex amplitudes S ˙ m , n
Figure 00000008
subjected to processing in the processing and identification unit 8. The true values of the complex amplitudes depend on the distances of the antennas with coordinates Z ˙ n , m
Figure 00000009
to the radiation source with coordinates z ˙
Figure 00000010
.

r n , m ( x , y ) = | z ˙ Z ˙ n , m | . ( 4 )

Figure 00000011
r n , m ( x , y ) = | z ˙ - Z ˙ n , m | . ( four )
Figure 00000011

Эти комплексные амплитуды определяются по формулеThese complex amplitudes are determined by the formula

Figure 00000012
Figure 00000012

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

ϕ n , m ( z ˙ ) = i 2 π λ r n , m ( z ˙ ) ( 6 )

Figure 00000013
ϕ n , m ( z ˙ ) = - i 2 π λ r n , m ( z ˙ ) ( 6 )
Figure 00000013

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 z ˙

Figure 00000014
, начальные фазы ϕn, амплитуды un неизвестны.Emitter coordinates z ˙
Figure 00000014
, the initial phases ϕ n , the amplitudes u n are unknown.

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

S ˙ n , m = a ˙ n , m + ξ ˙ n , m , ( 7 )

Figure 00000015
S ˙ n , m = a ˙ n , m + ξ ˙ n , m , ( 7 )
Figure 00000015

где ξ ˙ n , m

Figure 00000016
- шумы приема с неизвестным, в общем случае различным в точках приема уровнем.Where ξ ˙ n , m
Figure 00000016
- reception noise with an unknown, generally different level at the points of reception.

В блоке обработки и идентификации 8 выполняют следующие преобразования.In the processing and identification unit 8, the following transformations are performed.

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 meter 12 measure the energy of the received radio signals. The radio signal received by each antenna of the receiving point, received at the first input of the means for estimating the distribution of the interference level, is quadratically detected in the detector 13 and summed over the totality of antennas in the accumulating adder 14, the output of which receives the measured energy of the radio signals of each receiving point

E n = m = 1 M | S ˙ n , m | 2 . ( 8 )

Figure 00000017
E n = m = one M | S ˙ n , m | 2 . ( 8 )
Figure 00000017

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 w ˙ n , m ( z ˙ ) = e i ϕ n , m ( z ˙ )

Figure 00000018
. Необходимые при этом координаты точек рабочей зоны z ˙
Figure 00000019
и антенн Z ˙ n , m
Figure 00000020
поступают из запоминающих устройств соответственно 23 и 22 по второму и третьему входу вычислителя 16, а значение частоты - по его первому входу (со второго входа средства оценки распределения уровня помех 11). Непосредственно преобразование в пространственный спектр выполняют путем умножения принятых радиосигналов, поступающих на первый вход умножителя 15, на комплексный фазовращающий множитель, поступающий на его второй вход с вычислителя 16. После чего, преобразованные радиосигналы суммируют по совокупности пеленгаторных антенн в накапливающем сумматоре 17, квадратично детектируют детектором 18 и делят в делителе 19 на число пеленгаторных антенн. В совокупности реализуется преобразование в пространственный спектр, описываемое следующим аналитическим соотношением:Simultaneously with the measurement of energy, the received radio signals are converted into a spatial spectrum. In this case, in the calculator of phase 16 incursions, taking into account the distances (4) from direction-finding antennas to sources, phase incursions (6) are calculated, with their representation as a complex factor w ˙ n , m ( z ˙ ) = e i ϕ n , m ( z ˙ )
Figure 00000018
. The necessary coordinates of the points of the working area z ˙
Figure 00000019
and antennas Z ˙ n , m
Figure 00000020
come from the storage devices 23 and 22, respectively, at the second and third input of the calculator 16, and the frequency value is received at its first input (from the second input of the means for estimating the distribution of the interference level 11). Direct conversion to the spatial spectrum is performed by multiplying the received radio signals supplied to the first input of the multiplier 15 by a complex phase-shifting factor supplied to its second input from the calculator 16. After that, the converted radio signals are summed over the entire range of direction-finding antennas in the accumulating adder 17 and are quadratically detected by the detector 18 and is divided in the divider 19 by the number of direction-finding antennas. Together, the transformation into the spatial spectrum is realized, which is described by the following analytical relationship:

Figure 00000021
Figure 00000021

Поскольку при расчетном набеге фаз ϕ n , m ( z ˙ )

Figure 00000022
в показателе экспоненты стоит знак минус (результат умножения на комплексно сопряженную величину в умножителе 15), то набеги фаз принятых радиосигналов S ˙ m , n
Figure 00000023
в точке истинных координат действительно компенсируются, происходит когерентное сложение и образуется максимум пространственного спектра.Since during the calculated phase incursion ϕ n , m ( z ˙ )
Figure 00000022
in the exponent, there is a minus sign (the result of multiplication by the complex conjugate in the multiplier 15), then the phase incursions of the received radio signals S ˙ m , n
Figure 00000023
at the point of true coordinates, they are really compensated, coherent addition occurs and the maximum of the spatial spectrum is formed.

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 subtractor 20 estimates the distribution of the noise level at each point of the working area

Г n ( z ˙ ) = E n G n ( z ˙ ) . ( 1 0 )

Figure 00000024
G n ( z ˙ ) = E n - G n ( z ˙ ) . ( one 0 )
Figure 00000024

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

γ ( z ˙ ) = n = 1 N Г n ( z ˙ ) N . ( 1 1 )

Figure 00000025
γ ( z ˙ ) = n = one N G n ( z ˙ ) N . ( one one )
Figure 00000025

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 inputs 2 of the control of determinants 27.1, 27.2. These signals are generated by the matching circuit 25. The single level corresponds to the coincidence of the coordinates of the point of the working area of the charger 23 with the coordinates of the points of the object area of the charger 24. At the moment of coincidence, the corresponding value of the average noise level is taken into account when minimizing the minimum in 27.2. The determinant 27.1 functions logically opposite, the control signals for which are changed by the inverter 26.

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 comparison circuit 28, the minimum values of the distribution of the average level of interference in the area outside the object and in the area of the object are received. These values are compared and if the first value (outside the object) exceeds the second, the radio signals are identified, a decision is made on whether the radio signals belong to the object, and a logical unit is issued at the second output of the comparison circuit 28. The location of the source is defined as the position of the minimum in the area of the object and from the output 2 of the determinant 27.2, the corresponding coordinates are sent to the output 3 of the processing and identification unit 8 and then to the input of the same indicator 10 to display the location of the emitter. If the comparison condition is not met, a logical zero is generated in circuit 28 and the location of the third-party source (if necessary) is displayed, the coordinates of which are received from the second output of the determinant 27.1 at the first output of the processing and identification unit 8 and then to the first input of the indicator 10.

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:

σ = 2 M λ ρ 2 π R , ( 1 2 )

Figure 00000026
σ = 2 M λ ρ 2 π R , ( one 2 )
Figure 00000026

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

Figure 00000027
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 scheme 28 should be adjusted by changing its unit value by a coefficient
Figure 00000027
which is equivalent to the corresponding change in the minimum value in the area of the object.

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)

Способ идентификации радиосигналов контролируемого объекта и определения местоположения источника, включающий предварительное определение рабочей зоны, в ней области объекта, прием радиосигналов в пунктах приема с помощью пеленгаторных антенн и многоканального приемного устройства, отличающийся тем, что 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 распределение 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, с учетом расстояний от пеленгаторных антенн до источников, расчетных набегов фаз принятых радиосигналов, последующего суммирования преобразованных радиосигналов, квадратичного детектирования суммарного радиосигнала и деления на число пеленгаторных антенн, при этом 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 z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i 1 . 7 3 7 ν ,
Figure 00000028
где xν, yν - абсцисса и ордината ν-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.
A method for identifying radio signals of a monitored object and determining the source location, including preliminary determination of the working area, the area of the object in it, receiving radio signals at reception points using direction finding antennas and a multi-channel receiving device, characterized in that for each reception point the distribution of the level of interference in the working area is estimated why measure the energy of the received radio signals, convert them into a spatial spectrum, which is subtracted from the measured energy, then determine the average then the geometric distribution of the noise level, its minima in the region of the object and outside the object, the values of the minima are compared, as a result of which the radio signals are identified and the location of the source is determined as the position of the minimum in the region of the object, while the conversion to the spatial spectrum is performed by compensation, taking into account the distance from the direction-finding antennas to sources, calculated phase incursions of received radio signals, subsequent summation of converted radio signals, quadratic detection of the total a radio signal and dividing by the number of direction-finding antennas, while the working area is determined in the form of a circle centered in the geometric center of the object and quantized based on the specified accuracy of determining the location of the source of the controlled object, according to the law of Archimedes spiral, while the complex coordinates of quanta as places of possible radiation determine according to the formula z ˙ ν = y ν + i x ν = ν Δ e i one . 7 3 7 ν ,
Figure 00000028
where x ν , y ν is the abscissa and the ordinate of the νth quantum in the Cartesian coordinate system, ν = 0,1, ..., V-1 is the quantum number, i is the imaginary unit, Δ is the specified location accuracy, V = R s / Δ is the number of quanta, R s is the radius of the working area.
RU2011152336/07A 2011-12-21 2011-12-21 Method of identifying radio signals of controlled object and determining position of source RU2496118C2 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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