RU2497141C1 - Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system - Google Patents

Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system Download PDF

Info

Publication number
RU2497141C1
RU2497141C1 RU2012127193/07A RU2012127193A RU2497141C1 RU 2497141 C1 RU2497141 C1 RU 2497141C1 RU 2012127193/07 A RU2012127193/07 A RU 2012127193/07A RU 2012127193 A RU2012127193 A RU 2012127193A RU 2497141 C1 RU2497141 C1 RU 2497141C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exp
signal
values
iri
antenna system
Prior art date
Application number
RU2012127193/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Анатолий Антонович Грешилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
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 бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Priority to RU2012127193/07A priority Critical patent/RU2497141C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2497141C1 publication Critical patent/RU2497141C1/en

Links

Landscapes

  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: speed of direction-finding is increased using an efficient algorithm for identifying radio signal parameters. In particular, bearings are obtained in a circular antenna system via preliminary input of a system of equations into the computer, said system being derived for a specific pre-measured circular antenna system and at given values of azimuths θk in given ranges: y m ( u , θ , β ) = i = 1 K l = 1 N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m ) ;
Figure 00000017
m∈[1,M] ξi=exp(j(2πR/λ)cosθicosβi) uiexp(jαi) is the complex amplitude of the signal of the i-th radio source; R is the radius of the antenna system; λ is the wavelength of the signal emitted by the radio source; αi is the initial phase of the i-th signal; γm is the angle between a line passing through the centre of the antenna system and the m-th element of the antenna system and the line of origin of the azimuths; M is the number of elements (dipoles) of the circular antenna system; K is the number of radio sources; N is the number of given azimuth samples; at the output of the solution of said system of equations, values of parameters of amplitudes uiexp(jαi) and values ξi are obtained, which, along with given values θi, are transmitted to the input of the unit for calculating elevation bearings βi through an arccosine function based on the condition: ξi=exp(j(2πR/λ)cosθicosβi).
EFFECT: high rate of direction-finding when receiving radio signals of multiple radio sources operating at the same frequency using circular antenna systems consisting of low-directivity elements.
1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к радиопеленгации. Многосигнальная пеленгация источников радиоизлучения (ИРИ) имеет место в процессе мониторинга радиоэлектронной обстановки при многолучевом распространении радиоволн, воздействии преднамеренных и непреднамеренных помех, отражениях сигнала от различных объектов и слоев атмосферы.The invention relates to radio engineering, in particular to direction finding. Multi-signal direction finding of radio emission sources (IRI) takes place in the process of monitoring the electronic environment in the case of multipath propagation of radio waves, exposure to deliberate and unintentional interference, signal reflections from various objects and layers of the atmosphere.

Задача радиопеленгации является некорректной. Большинство методов многосигнальной пеленгации на одной частоте, описанных в литературе, опираются на статистические методы проверки гипотез, на метод максимума правдоподобия, сверхразрешающие методы (например, MUSIC) и др. Однако задача пеленгации ИРИ как некорректная задача не может быть решена надежно ни статистическими методами, достоверность результата которых определяется точностью полученных оценок параметров сигналов; ни методом наименьших квадратов (МНК) в силу нелинейности и плохой обусловленности решаемой системы уравнений; ни сверхразрешающими методами, которые дают приемлемые результаты лишь при высоких соотношениях сигнал/шум и не обеспечивает разрешение ИРИ, имеющих близкие по значениям пеленги.The direction finding problem is incorrect. Most methods of multi-signal direction finding at a single frequency described in the literature rely on statistical methods for testing hypotheses, on the maximum likelihood method, superresolving methods (for example, MUSIC), etc. However, the IR direction finding problem cannot be solved reliably using statistical methods, the reliability of the result of which is determined by the accuracy of the obtained estimates of signal parameters; nor by the least squares method (OLS) due to nonlinearity and poor conditionality of the system of equations being solved; nor by superresolving methods that give acceptable results only at high signal to noise ratios and do not provide the resolution of IRI, which have similar bearings.

Все способы пеленгации имеют много общего: радиосигналы источников принимают посредством антенной системы (АС), получают комплексные амплитуды сигналов на выходах элементов антенн (вектор амплитудно-фазового распределения (АФР)) и по этим данным определяют значения параметров сигналов. Отличие состоит в том, по каким алгоритмам обрабатывают зарегистрированные антенной системой сигналы.All methods of direction finding have much in common: the radio signals of the sources are received by means of an antenna system (AS), complex signal amplitudes are obtained at the outputs of the antenna elements (amplitude-phase distribution (AFR) vector), and the values of the signal parameters are determined from these data. The difference is in what algorithms process the signals recorded by the antenna system.

Известны способы пеленгации с повышенной разрешающей способностью [1, 2].Known methods of direction finding with high resolution [1, 2].

В патенте [2] задача решается с помощью lP-регуляризации. Этот способ требует достаточно много времени для обработки сигнала, что не позволяет его применить в оперативной обстановке, и квалифицированных операторов, т.к. в методе необходимо для каждого измерения задавать значения параметра регуляризации и показатель степени регуляризирующего (функционала. Однозначных подходов для их выбора не существует.In the patent [2], the problem is solved using l P -regularization. This method requires a lot of time to process the signal, which does not allow it to be applied in an operational environment, and by qualified operators, because in the method it is necessary for each measurement to set the values of the regularization parameter and the exponent of the regularizing (functional. There are no unambiguous approaches for their selection.

Поэтому в качестве прототипа принят способ, описанный в патенте [1]: Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения на одной частоте включает в себя прием многолучевого сигнала посредством многоэлементной АС, синхронное преобразование ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента ЛС, в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов в сигнал-вектор АФР y(u,θ,β), описывающий распределение амплитуд и фаз на элементах АС.Therefore, as a prototype, the method described in the patent [1] is adopted: The method of multi-signal direction finding of radio sources at a single frequency includes receiving a multi-beam signal via a multi-element speaker, synchronously converting an ensemble of received signals depending on the time and number of the drug element into digital signals, the conversion of digital signals into a signal-vector AFR y (u, θ, β), which describes the distribution of amplitudes and phases on the elements of the AS.

Способ-прототип обладает следующими недостатками:The prototype method has the following disadvantages:

- предназначен для линейных, а не круговых АС;- designed for linear rather than circular speakers;

- для круговой АС не удается свести задачу к системе алгебраических уравнений, в которых неизвестные переменные имеют целочисленные показатели степени;- for a circular AS, it is not possible to reduce the problem to a system of algebraic equations in which unknown variables have integer exponents;

- нельзя исключить неизвестные амплитуды сигналов на первом этапе решения задачи, тем самым раздельно определить амплитуды сигналов и пеленги излучателей;- it is impossible to exclude unknown signal amplitudes at the first stage of solving the problem, thereby separately determining the amplitudes of the signals and bearings of the emitters;

- не всегда требуется дополнительная операция для раздельного определения азимутальных θ и угломестных β пеленгов.- additional operation is not always required for the separate determination of azimuthal θ and elevational β bearings.

Указанные недостатки не позволяют применять прототип в реальных условиях для которых АС, которые более компактны и распространены, чем линейные АС.These shortcomings do not allow the use of the prototype in real conditions for which speakers that are more compact and widespread than linear speakers.

Предлагаемый способ свободен от указанных недостатков и является параметрическим методом многосигнального пеленгования на одной частоте. Сигналы рассматриваются как детерминированные, подверженные аддитивной помехе, оценки параметров которых подлежат определению. В качестве АС рассматривается круговая АС, состоящая из нескольких слабонаправленных элементов (вибраторов). В качестве фазового центра (точки, относительно которой происходит измерение фаз сигналов, приходящих на элементы антенной системы) выбирается один из вибраторов.The proposed method is free from these disadvantages and is a parametric method of multi-signal direction finding at a single frequency. Signals are considered deterministic, subject to additive interference, the parameter estimates of which are to be determined. A circular speaker consisting of several weakly directed elements (vibrators) is considered as an AS. One of the vibrators is selected as the phase center (the point with respect to which the phases of the signals arriving at the elements of the antenna system are measured).

Ставят задачу определения следующих параметров присутствующих в эфире ИРИ:They set the task of determining the following parameters present on the airwaves:

- амплитуды (мощности) излучаемых сигналов;- amplitudes (power) of the emitted signals;

- азимутальных и угломестных пеленгов ИРИ,- azimuthal and elevation bearings of Iran,

- исключения дополнительной операции для раздельного определения азимутальных θ и угломестных β пеленгов,- exclusion of an additional operation for separate determination of azimuthal θ and elevation β bearings,

- для повышения быстродействия выполнения последовательности простых математических операций, не требующих больших вычислительных затрат.- to increase the speed of performing a sequence of simple mathematical operations that do not require large computational costs.

Задача изобретения - свести обработку реальных сигналов ИРИ к простейшим формулам, чтобы минимизировать время вычислительной обработки для определения пеленга.The objective of the invention is to reduce the processing of real IRI signals to the simplest formulas in order to minimize the computational processing time for determining the bearing.

В изобретении задача решается следующим образом: способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения (ИРИ) на одной частоте включает в себя прием многолучевого сигнала посредством многоэлементной АС, синхронное преобразование ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента АС, в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов в сигнал-вектор амплитудно-фазового распределения (АФР) у(u,θ,β), описывающий распределение на элементах АС амплитуд u и фаз, определяющих θ и β - азимутальный и угломестный пеленги ИРИ соответственно. При этом получение пеленгов осуществляют в круговой АС посредством предварительного введения в вычислитель сформированной для конкретной предварительно образмеренной круговой АС (и с заданными значениями вектора в азимутальных пеленгов в заданном диапазоне) системы уравнений для m-го элемента АС:In the invention, the problem is solved as follows: a method of multi-signal direction finding of radio emission sources (IRI) at a single frequency includes receiving a multi-beam signal using a multi-element speaker, synchronously converting an ensemble of received signals, depending on the time and number of the speaker element, into digital signals, converting digital signals into signal-vector of amplitude-phase distribution (AFR) y (u, θ, β), which describes the distribution of the amplitudes u and phases determining θ and β on the AC elements - azimuthal and elevation bearings of the IRI accordingly. In this case, bearings are obtained in a circular AS by first introducing into the calculator a system of equations for the m-th element of the AS formed for a specific pre-dimensioned circular AS (and with given values of the vector in azimuth bearings in a given range):

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K l = 1 N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m )

Figure 00000001
; m∈[1,M] y m ( u , θ , β ) = i = one K l = one N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m )
Figure 00000001
; m∈ [1, M]

где ξi=exp(j(2πR/λ)cosθicosβi);where ξ i = exp (j (2πR / λ) cosθ i cosβ i );

uiexp(jαi) - комплексная амплитуда сигнала i-го ИРИ;u i exp (jα i ) is the complex amplitude of the signal of the i-th IRI;

R - радиус АС;R is the radius of the speaker;

λ - длина волны сигнала, излучаемого ИРИ;λ is the wavelength of the signal emitted by the IRI;

αi - начальная фаза i-го сигнала;α i is the initial phase of the i-th signal;

γm - угол между линией, проведенной через центр АС и ее m-й элемент АС, и линией отсчета азимутальных пеленгов;γ m is the angle between the line drawn through the center of the AS and its m-th element of the AS, and the reference line of azimuth bearings;

М - количество элементов (вибраторов) круговой АС;M - the number of elements (vibrators) of a circular speaker;

К - количество различных сигналов ИРИ (или количество ИРИ);K is the number of different IRI signals (or the number of IRI);

N - количество заданных дискрет азимутального пеленга;N is the number of specified discrete azimuth bearing;

далее на выходе решения указанной системы уравнений получают значения параметров амплитуд uiexp(jαi) и значений ξi, которые вместе с заданными значениями θi поступают на вход блока вычисления угломестных пеленгов βi через санкцию арккосинус из условия: ξi=ехр(j(2πR/λ)cosθicosβi).then, at the output of the solution of the indicated system of equations, the values of the amplitude parameters u i exp (jα i ) and the values of ξ i are obtained, which, together with the given values of θ i, are input to the block for calculating elevation bearings β i through the arccosine sanction from the condition: ξ i = exp ( j (2πR / λ) cosθ i cosβ i ).

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом посредством операций:The proposed method is as follows through operations:

1. Задается диапазон только азимутальных пеленгов θ, в котором могут находиться излучаемые сигналы, например, от 0 до 360 градусов. Вектор этих значений или система таких векторов являются одной из характеристик круговой АС и формируется до проведения измерений.1. Only the range of azimuth bearings θ is specified, in which the emitted signals can be, for example, from 0 to 360 degrees. The vector of these values or a system of such vectors is one of the characteristics of a circular AS and is formed prior to measurements.

2. Формируется система алгебраических уравнений размерностью М на N, М - число элементов AC, N - число дискрет азимутальных пеленгов в выбранном диапазоне (обычно этот диапазон равен 360°, тогда в простейшем случае при постоянном шаге Δθ изменения азимутального пеленга θ количество дискрет N=360/Δθ). Уравнения АС имеют следующий вид:2. A system of algebraic equations of dimension M by N is formed, M is the number of elements AC, N is the number of discrete azimuth bearings in the selected range (usually this range is 360 °, then in the simplest case with a constant step Δθ of change in the azimuth bearing θ number of discrete N = 360 / Δθ). AC equations have the following form:

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K l = 1 N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m ) ; m [ 1, M ] ( 1 )

Figure 00000002
y m ( u , θ , β ) = i = one K l = one N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m ) ; m [ one, M ] ( one )
Figure 00000002

Эта система уравнений также является одной из характеристик круговой АС и формируется до проведения измерений.This system of equations is also one of the characteristics of a circular speaker and is formed prior to measurements.

3. Физические радиосигналы от К ИРИ принимают в реальном времени посредством круговой АС, содержащей М элементов (вибраторов).3. Physical radio signals from K IRI are received in real time by means of a circular speaker system containing M elements (vibrators).

4. Получают комплексные амплитуды сигналов на выходах антенн (вектор АФР). m-й элемент вектора АФР имеет вид4. Get the complex amplitudes of the signals at the outputs of the antennas (vector AFR). The mth element of the AFR vector has the form

y m = i = 1 K u i exp { j ϕ m ( θ i , β i ) } + n m ( 2 )

Figure 00000003
y m = i = one K u i exp { j ϕ m ( θ i , β i ) } + n m ( 2 )
Figure 00000003

где К - количество ИРИ, ui - амплитуда сигнала i-го ИРИ, φmii) - фаза сигнала i-го ИРИ на m-м элементе АС (вибраторе), зависящая от азимутального и угломестного пеленгов i-го ИРИ θi и βi соответственно, nm - шум, имеющий место на m-м элементе (вибраторе), включающий в себя шум мирового фона и аппаратуры.where K is the number of IRI, u i is the amplitude of the signal of the i-th IRI, φ mi , β i ) is the phase of the signal of the i-th IRI on the m-th AC element (vibrator), depending on the azimuthal and elevation bearings i- Iran θ i and β i, respectively, n m is the noise occurring on the m-th element (vibrator), including the noise of the world background and equipment.

5. Комплексные амплитуды сигналов на выходах антенн (вектор АФР) поступают в вычислитель через M-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), далее блок восстановления АФР, то есть получение дискретных комплексных значений огибающих сигналов.5. The complex amplitudes of the signals at the outputs of the antennas (AFR vector) are supplied to the calculator through the M-channel analog-to-digital converter (ADC), then the AFR recovery unit, that is, obtaining discrete complex values of the signal envelopes.

Процедуру определения параметров в блоке идентификации параметров осуществляют на основе синхронного измерения выходов элементов М-элементной круговой АС в моменты времени t (примечание: увеличить число уравнений в системе (1) для повышения точности решения можно путем учета значений вектора АФР, полученного в различные моменты времени).The procedure for determining the parameters in the parameter identification block is carried out on the basis of synchronous measurement of the outputs of the elements of the M-element circular AS at time t (note: it is possible to increase the number of equations in system (1) to increase the accuracy of the solution by taking into account the values of the AFR vector obtained at different times )

Выход ym m-го элемента круговой АС имеет видThe output y m of the m-th element of a circular speaker has the form

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K u i exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i γ m ) cos β i + α i ) ( 3 )

Figure 00000004
y m ( u , θ , β ) = i = one K u i exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i - γ m ) cos β i + α i ) ( 3 )
Figure 00000004

где u - вектор амплитуд (мощностей) сигналов, излучаемых ИРИ;where u is the vector of amplitudes (powers) of the signals emitted by the IRI;

θ, β - векторы азимутальных и угломестных пеленгов ИРИ соответственно;θ, β are the vectors of the azimuthal and elevation bearings of the IRI, respectively;

R - радиус АС;R is the radius of the speaker;

λ - длина волны сигнала, излучаемого ИРИ;λ is the wavelength of the signal emitted by the IRI;

αi - начальная фаза i-го сигнала (i-го ИРИ);α i - the initial phase of the i-th signal (i-th IRI);

γm - угол между линией, проведенной через центр АС и ее m-й элемент, и линией отсчета азимутальных пеленгов.γ m is the angle between the line drawn through the center of the AS and its m-th element, and the reference line of azimuth bearings.

Применим к (3) простейшие преобразованияWe apply the simplest transformations to (3)

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K y i exp ( j α i ) exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i γ m ) cos β i )

Figure 00000005
. y m ( u , θ , β ) = i = one K y i exp ( j α i ) exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i - γ m ) cos β i )
Figure 00000005
.

Обозначим ξ i = exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i ) cos β i ) . ( 4 )

Figure 00000006
We denote ξ i = exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i ) cos β i ) . ( four )
Figure 00000006

Тогда ((2πR/λ)cos(θim)cosβi)/((2πR/λ)cos(θi)cosβi)=cosγm+tgθisinγm.Then ((2πR / λ) cos (θ im ) cosβ i ) / ((2πR / λ) cos (θ i ) cosβ i ) = cosγ m + tgθ i sinγ m .

Отсюда ((2πR/λ)cos(θim)cosβi)=((2πR/λ)cos(θi)cosβi)(cosγm+tgθisinγm)Hence ((2πR / λ) cos (θ im ) cosβ i ) = ((2πR / λ) cos (θ i ) cosβ i ) (cosγ m + tgθ i sinγ m )

илиor

exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i γ m ) cos β i ) = ( exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i ) cos β i ) ) cos γ m + t g θ i sin γ m = ξ i cos γ m + t g θ i sin γ m , т . е .

Figure 00000007
exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i - γ m ) cos β i ) = ( exp ( j ( 2 π R / λ ) cos ( θ i ) cos β i ) ) cos γ m + t g θ i sin γ m = ξ i cos γ m + t g θ i sin γ m , t . e .
Figure 00000007

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K ( u i exp ( j α i ) = i = 1 K u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i sin γ m ; m [ 1, M ] , ( 5 )

Figure 00000008
y m ( u , θ , β ) = i = one K ( u i exp ( j α i ) = i = one K u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i sin γ m ; m [ one, M ] , ( 5 )
Figure 00000008

Ai=uiexp(jαi) - комплексная амплитуда i-го сигнала.A i = u i exp (jα i ) is the complex amplitude of the i-th signal.

Получили систему алгебраических уравнений (5). Для ее решения в вычислителе сформирована сетка по θ ( θ π 2 ± n π )

Figure 00000009
для каждого поступающего сигнала, например, θ∈[0,360], Δθ=1 (тогда N=360/1=360). Получаем систему, в которой для каждого i-го сигнала задается набор значений θil:We obtained a system of algebraic equations (5). To solve it, a grid in θ is formed in the calculator ( θ π 2 ± n π )
Figure 00000009
for each incoming signal, for example, θ∈ [0.360], Δθ = 1 (then N = 360/1 = 360). We obtain a system in which for each ith signal a set of values θ il is set:

y m ( u , θ , β ) = i = 1 K l = 1 N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m ) ; m [ 1, M ] . ( 6 )

Figure 00000010
y m ( u , θ , β ) = i = one K l = one N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m ) ; m [ one, M ] . ( 6 )
Figure 00000010

6. Введенное преобразование (4) позволяет разделить определение параметров сигналов на два шага, что обеспечивает получение более устойчивого к помехам решения. Процесс решения состоит из двух шагов: сначала из системы (6) найдем оценки комплексной амплитуды uiexp(jαi), θi и ξi. Зная ξi и θi, по определению (4) найдем угломестный пеленг βi посредством тригонометрической функции арккосинус.6. The introduced transformation (4) allows us to divide the determination of signal parameters into two steps, which ensures a more stable solution to noise. The solution process consists of two steps: first, from system (6) we find estimates of the complex amplitude u i exp (jα i ), θ i, and ξ i . Knowing ξ i and θ i , by definition (4) we find the elevation bearing β i by means of the trigonometric function arccosine.

7. В вычислитель поступает предварительно ранее сформированная система уравнений (6) при заданных значениях азимута θil и вектор АФР. На выходе вычислителя получают комплексную амплитуду uiexp(jαi), значения θi и ξi. Значения θi и ξi подают в блок вычисления угломестного пеленга βi согласно определению (4).7. The previously entered system of equations (6) enters the calculator for given azimuth values θ il and the AFR vector. At the output of the calculator, the complex amplitude u i exp (jα i ) and the values of θ i and ξ i are obtained. The values θ i and ξ i are supplied to the calculation unit of the elevation bearing β i according to definition (4).

8. Дисперсии полученных оценок определяют как дисперсии функции случайного аргумента. На основе полученных дисперсий строят соответствующие доверительные интервалы [3].8. The variances of the obtained estimates are defined as the variances of the function of a random argument. Based on the obtained dispersions, the corresponding confidence intervals are constructed [3].

Операции способа поясняются Фиг.1 - структурной схемой устройства пеленгации.The operation of the method is illustrated in Fig.1 - structural diagram of the direction finding device.

Изложенный способ обладает высоким быстродействием, т.к. не содержит в себе операции, требующих больших вычислительных затрат.The above method has a high speed, because does not contain operations that require large computational costs.

ПримерExample

Задана круговая АС с двумя элементами (вибраторами), отстоящими друг от друга на угол 30 градусов, то есть γi=0; γ 2 = π 6

Figure 00000011
.A circular speaker is set with two elements (vibrators) spaced 30 degrees apart, that is, γ i = 0; γ 2 = π 6
Figure 00000011
.

Запишем для двух сигналов 1-е и 2-е уравнения из системы (6). В примере отразим тот факт, что для каждого сигнала ряды значений азимутального пеленга θ могут быть различными (например, на весь интервал 360 градусов дискретность изменения азимутального пеленга может быть различной - от долей до нескольких градусов):We write the first and second equations for system (6) for two signals. In the example, we reflect the fact that for each signal the series of values of the azimuthal bearing θ can be different (for example, over the entire 360 degree interval, the discreteness of the azimuthal bearing change can be different - from fractions to several degrees):

y 1 ( u , θ , β ) = u 1 exp ( j α 1 ) ξ 1 cos 0 + t g θ 11 sin 0 + + u 1 exp ( j α 1 ) ξ 1 cos 0 + t g θ 1,360 sin 0 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos 0 + t g θ 2,1 sin 0 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos 0 + t g θ 2,360 sin 0

Figure 00000012
y one ( u , θ , β ) = u one exp ( j α one ) ξ one cos 0 + t g θ eleven sin 0 + ... + u one exp ( j α one ) ξ one cos 0 + t g θ 1,360 sin 0 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos 0 + t g θ 2.1 sin 0 + ... + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos 0 + t g θ 2,360 sin 0
Figure 00000012

y 2 ( u , θ , β ) = u 1 exp ( j α 1 ) ξ 1 cos π 6 + t g θ 11 sin π 6 + + u 1 exp ( j α 1 ) ξ 1 cos π 6 + t g θ 1,360 sin π 6 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos π 6 + t g θ 2,1 sin π 6 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos π 6 + t g θ 2,360 sin π 6

Figure 00000013
y 2 ( u , θ , β ) = u one exp ( j α one ) ξ one cos π 6 + t g θ eleven sin π 6 + ... + u one exp ( j α one ) ξ one cos π 6 + t g θ 1,360 sin π 6 + + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos π 6 + t g θ 2.1 sin π 6 + ... + u 2 exp ( j α 2 ) ξ 2 cos π 6 + t g θ 2,360 sin π 6
Figure 00000013

При заданных значениях y1(u,θ,β),…, y2(u,θ,β) и θ, решая приведенную систему уравнений, находим оценки искомых параметров. Заметим, что для конкретной круговой АС система уравнений (6) (исключая столбец y1(u,θ,β),…, y2(u,θ,β) будет составлена заранее.For given values of y 1 (u, θ, β), ..., y 2 (u, θ, β) and θ, solving the reduced system of equations, we find estimates of the desired parameters. Note that for a specific circular AS, the system of equations (6) (excluding the column y 1 (u, θ, β), ..., y 2 (u, θ, β) will be compiled in advance.

Для нового измерения (наблюдения) той же АС достаточно ввести новый столбец измеренных значений y1(u,θ,β),…, y2(u,θ,β). И далее в процессе работы системы в вычислитель вводят только конкретный результат измерений для всех элементов (вибраторов) круговой AC - только левую часть уравнений (6), то есть значения y1(u,θ,β),…, y2(u,θ,β) и θ.For a new measurement (observation) of the same AS, it is enough to introduce a new column of measured values y 1 (u, θ, β), ..., y 2 (u, θ, β). And then, in the process of the system’s operation, only a specific measurement result for all elements (vibrators) of circular AC is introduced into the computer — only the left side of equations (6), that is, the values y 1 (u, θ, β), ..., y 2 (u, θ, β) and θ.

Таким образом, для получения пеленгов достаточно выполнения последовательности простых математических операций, не требующих больших вычислительных затрат.Thus, to obtain bearings it is sufficient to perform a sequence of simple mathematical operations that do not require large computational costs.

Источники информацииInformation sources

1. Грешилов А.А. Патент RU 2380719, МПК G01S 5/04, опубл. 27.01.2010.1. Greshilov A.A. Patent RU 2380719, IPC G01S 5/04, publ. 01/27/2010.

2. Грешилов А.А., Плохута П.А. Патент RU 2382379, МПК G01S 5/04, опубл. 20.02.2010.2. Greshilov A.A., Plohuta P.A. Patent RU 2382379, IPC G01S 5/04, publ. 02/20/2010.

3. Грешилов А.А. Математические методы принятия решений: Учебное пособие для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. - 584 с.3. Greshilov A.A. Mathematical decision-making methods: Textbook for universities. - M.: Publishing House of MSTU. N.E. Bauman, 2006 .-- 584 p.

Claims (1)

Способ многосигнальной пеленгации источников радиоизлучения (ИРИ) на одной частоте, включающий в себя прием многолучевого сигнала посредством многоэлементной антенной системы (АС), синхронное преобразование ансамбля принятых сигналов, зависящих от времени и номера элемента АС, в цифровые сигналы, преобразование цифровых сигналов в сигнал-вектор амплитудно-фазового распределения (АФР) y(u,θ,β), описывающий распределение на элементах АС амплитуд и фаз, содержащих θ и β - азимутальные и угломестные пеленги ИРИ соответственно, отличающийся тем, что получение пеленгов осуществляют в круговой АС посредством предварительного введения в вычислитель системы уравнений, сформированной для конкретной предварительно образмеренной круговой АС и при заданных значениях азимутальных пеленгов θ в заданных диапазонах:
y m ( u , θ , β ) = i = 1 K l = 1 N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m )
Figure 00000014
; m∈[1,M],
где ξi=ехр(j(2πR/λ)cosθicosβi);
uiexp(jαi) - комплексная амплитуда сигнала i-го ИРИ;
R - радиус АС;
λ - длина волны сигнала, излучаемого ИРИ;
αi - начальная фаза i-го сигнала;
γm - угол между линией, проведенной через центр АС и ее m-й элемент АС, и линией отсчета азимутальных пеленгов;
М - количество элементов (вибраторов) круговой АС;
К - количество различных сигналов ИРИ (или количество ИРИ);
N - количество заданных дискрет азимутального пеленга;
далее на выходе решения указанной системы уравнений получают значения параметров амплитуд uiexp(jαi) и значений ξi, которые вместе с заданными значениями θi поступают на вход блока вычисления угломестных пеленгов βi через функцию арккосинус из условия: ξi=ехр(j(2πR/λ)cosθicosβi).
A method of multi-signal direction finding of radio emission sources (IRI) at a single frequency, which includes receiving a multi-beam signal by means of a multi-element antenna system (AC), synchronously converting an ensemble of received signals depending on the time and number of an AC element into digital signals, converting digital signals into a signal the amplitude-phase distribution (AFD) vector y (u, θ, β), which describes the distribution of amplitudes and phases containing θ and β on the AC elements, the azimuthal and elevation bearings of the IRI, respectively, differing in m that receiving bearings carried in a circular speaker by prior administration of a computer system of equations generated for a particular pre obrazmerennoy circular speaker and for given values of azimuth bearings θ in predetermined ranges:
y m ( u , θ , β ) = i = one K l = one N ( u i exp ( j α i ) ξ i cos γ m + t g θ i l sin γ m )
Figure 00000014
; m∈ [1, M],
where ξ i = exp (j (2πR / λ) cosθ i cosβ i );
u i exp (jα i ) is the complex amplitude of the signal of the i-th IRI;
R is the radius of the speaker;
λ is the wavelength of the signal emitted by the IRI;
α i is the initial phase of the i-th signal;
γ m is the angle between the line drawn through the center of the AS and its m-th element of the AS, and the reference line of azimuth bearings;
M - the number of elements (vibrators) of a circular speaker;
K is the number of different IRI signals (or the number of IRI);
N is the number of specified discrete azimuth bearing;
Further, at the output of the solution of the indicated system of equations, the values of the parameters of the amplitudes u i exp (jα i ) and the values of ξ i are obtained, which, together with the given values of θ i, are input to the block for calculating elevation bearings β i through the arccosine function from the condition: ξ i = exp ( j (2πR / λ) cosθ i cosβ i ).
RU2012127193/07A 2012-06-29 2012-06-29 Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system RU2497141C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127193/07A RU2497141C1 (en) 2012-06-29 2012-06-29 Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127193/07A RU2497141C1 (en) 2012-06-29 2012-06-29 Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2497141C1 true RU2497141C1 (en) 2013-10-27

Family

ID=49446845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012127193/07A RU2497141C1 (en) 2012-06-29 2012-06-29 Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2497141C1 (en)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632286A2 (en) * 1993-04-30 1995-01-04 Hughes Aircraft Company Self-calibrating, eigenstructure based method and means of direction finding
US6064338A (en) * 1998-03-19 2000-05-16 Fujitsu Limited Array antenna system of wireless base station
US6127974A (en) * 1998-09-29 2000-10-03 Raytheon Company Direction finding apparatus
US6469657B1 (en) * 2000-10-17 2002-10-22 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. FFT-based filtering for low-quality signal direction finding
WO2005045459A2 (en) * 2003-09-22 2005-05-19 Northrop Grumman Corporation Direction finding method and system using digital directional correlators
RU2253877C2 (en) * 2003-07-14 2005-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Method for direction finding of radio signals and multi-channel direction finder
RU2267134C2 (en) * 2003-12-03 2005-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" Mode of direction finding of radio signals and a direction finder of radio signals
RU2380719C2 (en) * 2008-02-21 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Method for location finding of radiation sources at one frequency
RU2381519C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Highly efficient direction finding method
RU2383897C1 (en) * 2008-11-05 2010-03-10 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Radio signal df method and direction finder to this end

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0632286A2 (en) * 1993-04-30 1995-01-04 Hughes Aircraft Company Self-calibrating, eigenstructure based method and means of direction finding
US6064338A (en) * 1998-03-19 2000-05-16 Fujitsu Limited Array antenna system of wireless base station
US6127974A (en) * 1998-09-29 2000-10-03 Raytheon Company Direction finding apparatus
US6469657B1 (en) * 2000-10-17 2002-10-22 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. FFT-based filtering for low-quality signal direction finding
RU2253877C2 (en) * 2003-07-14 2005-06-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Воронежский научно-исследовательский институт связи" Method for direction finding of radio signals and multi-channel direction finder
WO2005045459A2 (en) * 2003-09-22 2005-05-19 Northrop Grumman Corporation Direction finding method and system using digital directional correlators
RU2267134C2 (en) * 2003-12-03 2005-12-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" Mode of direction finding of radio signals and a direction finder of radio signals
RU2380719C2 (en) * 2008-02-21 2010-01-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Method for location finding of radiation sources at one frequency
RU2381519C2 (en) * 2008-02-21 2010-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО "МГТУ им. Н.Э. Баумана") Highly efficient direction finding method
RU2383897C1 (en) * 2008-11-05 2010-03-10 Министерство обороны Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени С.М. Буденного Radio signal df method and direction finder to this end

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103620438B (en) For the system and method for blind location correlated source
CN103018713B (en) Satellite tracking and angle measuring method based on navigational digital multi-beam receiving array antenna
CA3041907A1 (en) Direction of arrival estimation
US20120098703A1 (en) Method for Determining Azimuth and Elevation Angles of Arrival of Coherent Sources
CN103207380B (en) Broadband target direction finding method based on two-dimensional frequency domain sparse constraint
Song et al. Target localization and clock refinement in distributed MIMO radar systems with time synchronization errors
Picard et al. Time difference localization in the presence of outliers
CN103017728B (en) Method for determining direction vector of antenna array in interference environment
RU2380719C2 (en) Method for location finding of radiation sources at one frequency
CN103558584A (en) Method and device for detecting direction of arrival
Copa et al. Radar fusion for multipath mitigation in indoor environments
Wu et al. Subspace-based method for joint range and DOA estimation of multiple near-field sources
Yao et al. Wideband DOA estimation based on deep residual learning with Lyapunov stability analysis
Lyu et al. Direction of arrival estimation in passive radar based on deep neural network
Das et al. On the accuracy limit of time-delay estimation with a band-limited signal
Zhang et al. Spoofing jamming suppression techniques for GPS based on DOA estimating
RU2517365C2 (en) Method of detecting and finding direction of radio-frequency sources at one frequency
Zhong et al. Multiple wideband source detection and tracking using a distributed acoustic vector sensor array: A random finite set approach
RU2497141C1 (en) Method for multi-signal direction-finding of radio sources at same frequency for circular antenna system
Wang et al. Root-MUSIC algorithm with real-valued eigendecomposition for acoustic vector sensor array
Sabeti et al. Simultaneous direct position determination and pulse deinterleaving by a moving receiver
RU2614035C1 (en) One-stage method of decameter range radiation sources direction finding using phased antenna array consisting of mutually orthogonal symmetric horizontal dipoles
RU2452974C1 (en) Method of determining angular spectrum
Slyusar Origins of the digital antenna array theory
CN104796115B (en) The detection method of super-resolution direction finding middle width strip signal number

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150630